DE2541670C2

DE2541670C2 - Mit Kunstharz vergossene elektrische Spule

Info

Publication number: DE2541670C2
Application number: DE19752541670
Authority: DE
Inventors: Masatake Katano Osaka Akao; Takashi Kawanishi Hyogo Shibano; Kazuo Yamashita; Yoshikazu Takarazuka Hyogo Yokose
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-09-19
Filing date: 1975-09-18
Publication date: 1986-09-04
Also published as: GB1525745A; CA1051986A; DE2541670A1; FR2285693B1; FR2285693A1

Description

S? ^{3 4}

® der halbleitenden Schicht entsprechend den Volumen- elastische Trennschicht 11 keine Potentialdiffcrenz vor-

Π änderungen gewissen Verformungen unterliegt, wobei handen ist und dementsprechend keine Koronaentla-

f: diese Verformungen jedoch möglich sind, weil die elasti- düngen auftreten. Eine weitere vorteilhafte Wirkung

IiI sehe Trennschicht zwischen den beiden Lagen der halb- der elastischen Trennschicht beruht darauf, daß sie auf-

H' leitenden Schicht nachgiebig ist Innere Spannungen 5 grund von Änderungen der Umgebungstemperatur, von

{■:■ werden daher vermieden, so daß die elektrischen Eigen- Änderungen der Betriebstemperatur der Spule und/

■,;■' schäften der Spule über lange Zeit gleichmäßig gut bzw. oder aufgrund von Alterung des Materials in den Lagen

p konstant sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin- 10a und 106 auftretende Volumenänderungen auszu-

S; dung sind in den Unteransprüchen beschrieben. gleichen vermag, so daß innere Spannungen ausgegli-

1.; Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der io chen werden. Darüber hinaus kann auch noch mit diesen

'ί Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele weiter Lagen 10a und 106 eine Dämpfung oder Abschwächung

%k erläutert und beschrieben. des elektrischen Feldes der Spule erzielt werden.

* Fig.} ist eine Schnittdarstellung durch eine elektri- Bei dieser Ausführungsform ist die erste Lage 10a und ? scheSpule. die zweite Lage 106 vorzugsweise stoffschlüssig mit der

F i g. 2 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht auf 15 isolierenden Zwischenschicht 9 und der äußeren Umeine elektrische Spule. mantelung 8 verbunden. Zu diesem Zweck kann die er-F i g. 3 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer ste Lage 10a und die isolierende Zwischenschicht 9 in elektrischen Spule mit gegenüber der F i g. 2 geänderter Form eines Pulvers aus halbleitendem Kunstharz aufge-Wicldungsart der äußeren Ummantelung und tragen werden. Auf diese Schicht kann dann als elasti-F i g. 4 zeigt eine perspektivische Teilansicht auf eine 20 sehe Trennschicht 11 eine Schicht aus Silikon oder Polyelektrische Spule mit gegenüber den F i g. 2 und 3 geän- tetrafluoräthylen aufgezogen werden 'uid darüber die jf derterWicklungsäit der äußeren Ummantelung. zweite Lage 106 aus Halbleitermaterial, etwa einem Sj Anhand von Fig. 1 soll zunächst der Aufbau eines Kohlenstoff Schichtmaterial. Darüber kann dann die äu- $f Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spule ßere Ummantelung 8 als Wicklung aus hochfestem Faerläutert werden. Im Inneren der Spule, die insgesamt 25 sermaterial, beispielsweise aus Glas, Kohlenstoff, Bor, W mit 1 bezeichnet ist, sind die einzelnen Windungen 7 des Kieselsäure oder Tonerde, gewickelt werden. Der so j|[ insgesamt mit 2 bezeichneten Spulenwickels zu erken- bewickelte Spulenwickel 2 kann in eine Kunstharzlö- ?| nen. Die einzelnen Windungen 7 des Spulenwickels 2 sung getaucht werden. Danach erfolgt die Aushärtung.
j-f bestehen aus einem isolierten Draht Die elastische Trennschicht il braucht keine gleich· || Auf diesen Spulenwickel 2 ist eine isolierende Zwi- 30 mäßige Dicke zu haben und nicht stoffschlüssig mit der ÜJ schenschicht 9 aufgebracht Die isolierende Zwischen- ersten Lage 10a und der zweiten Lage 106 verbunden zu % schicht 9 wird vorzugsweise so gewählt, daß sie bei Um- sein. Es können auch die beiden Lagen 10a und 106 an fi gebungstemperatur einen thermischen Ausdehnungs- einzelnen Stellen miteinander in Berührung kommen, so % koeffizienten von nicht mehr als 4 χ 10-⁵m/(mK) hat daß sie im Betrieb der Spule im wesentlichen mit dem i-: Um dies zu erreichen, kann man beispielsweise als Ma- 35 gleichen Potential aufgeladen sind.
Ji terial für die isolierende Zwischenschicht ein Kunstharz Der für die Herstellung des Spulenwickels verwende- =i mit einem Zusatz aus der Gruppe Kieselsäure, Tonerde, ie isolierte Draht hat vorzugsweise eine selbstbindende S Tonerdehydrat, Kalziumkarbonat, Magnesia, Talkum, Isolierung, etwa aus einem thermoplastischen Material. s Ton, Titanoxid, Glimmer und Glas verwenden. Bei Verwendung eines solchen Drahtes lassen sidi die i■■- Zur Herstellung der Zwischenschicht 9 können be- 40 Windungen 7 des Spulenwickels 2 durch Anwendung ':■] kannte Flieboettverfahren, elektrostatische Fließbett- von Wärme stoffschlüssig miteinander verbinden. In K\ verfahren. Spritzverfahren oder elektrostatische Spritz- diesem Fall sind dann keinerlei Hilfseinrichtungen, etwa ji; verfahren angewendet werden. In den genannten Ver- Haltebänder oder dgl. erforderlich, um die Form des aus {-:' fahren wird das mit den anorganischen Isolier- oder den Windungen 7 gebildeten Spulenv/ickels zu halten. l': Füllstoffen versetzte Kunstharz in Pulverform aufgetra- 45 bevor die erste, auf die äußeren Windungen 7 aufgetra- |i gen, so daß sich auf dem Spulenwickel 2 ohne Schwie- gene Schicht aufgebracht wird. Da ferner zwischen den f.' rigkeiten eine isolierende Zwischenschicht 9 mit gleich- Schichten keine Isolierlage wie Folie oder dgl. notwens ; mäßiger geringer Dicke bilden läßt. Das mit dem anor- dig ist, hat die so aufgebaute Spule sehr kompakte Abi,' ganischen Isolier- oder Füllstoff versetzte Kunstharz ist messungen und läßt sich wirtschaftlich und ohne

* vorzugsweise aus Epoxid- oder Polyesterharz mit einer 50 Schwierigkeiten in der Massenfertigung herstellen.
Biegefestigkeit von nicht weniger als 8 kp/mm² und mit Anhand der F i g. 2 bis 4 sind verschiedene Wickeiner Dehnbarkeit von nicht weniger als 5%. Das für die lungsarten für die äußere Ummantelung dargestellt. Bei Zwischenschicht 9 verwendete Kunstharz kann auch dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 ist die äußere metallische Verbindungen sowie Gummi oder gummi- Ummantelung 8 in der Art von im wesentlichen paralleähnliche Stoffe enthalten. 55 len Windungen 5 des Fasermaterials erzeugt worden.

Zwischen der isolierenden Zwischenschicht 9 und der während die Windungen 5 des Fasermatomls in der

äußeren Ummantelung 8 liegt eine halbleitende, insge- Ausführungsform nach F i g. 3 einander überkreuzend

samt mit 10 bezeichnete Schicht, dia eine erste Lage 10a aufgebracht sind. Bei der Ausführungsform nach F i g. 4

und eine zweite Lage 106 sowie eine elastische Trenn- schließlich überkppen sich die einzelnen Windungen 5.

schicht 11 umfaßt Die erste Lage 10a und die zweite 60 die die äußere Ummantelung 8 bilden.

Lage 106 können aus Kohlenstoff, einem Kohlenstoff In der praktischen Ausführung können die in den

'₍ enthaltenden Schichtmaterial, einer metallischen Ver- F i g. 2 bis 4 gezeigten Bewicklungsarten wahlweise mit·

¹ bindung, einem Metall oder aus einem leitenden Kunst- einander kombiniert werden. In anderen Ausführungs-

' stoff gebildet sein. Im Betrieb der dargestellten Spule formen können die Windungen des Fasermaterials par-

findet ein weitgehender Potentialausgleich zwischen 65 allel zu den Drahtwmdungen des Spulenwickels 2 ver-

den beiden halbleitdiden ersten und zweiten Legen 10a laufen und wahlweise mit anderen Bewicklungsarten.

und 106 sowie zwischen diesen und den äußeren Win- wie etwa in den F i g. 2 bis 4 gezeigt, kombiniert sein.

düngen 7 des Spulenwickels 2 statt, so daß über die Für das Fasermaterial eignet sich Glas, Kohlenstoff.

lior, Kicsd.sihin.· und Tunerde. Ous I'useimaleiiiil kuini in Form von Fasersträngen, wie in den Fig.2 und 3 dargestellt, oder nach Art von Fig.4 in Form eines Bandes, in der !Form eines Gewebes, eines nicht gewebten Tuchs oder einer Matte verarbeitet werden.

Die Spule wird nach dem Anbringen der äußeren Ummantelung 8 in der Form des genannten Materials dann mit Kunstharz getränkt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

30

40

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Claims

1 2 Eine solche Spule ist aus der DE-OS 22 56 161 bePatentansprüche: kannt Bei dieser Spule wird eine äußere Ummantelung um einen Spulenwickel gelegt, der aus einer Anzahl von

1. Mit Kunstharz vergossene elektrische Spule mit zu einem Bündel geformten Windungen aus isoliertem einem Spulenwickel aus einer Anzahl von zu einem 5 Draht besteht Die äußere Ummantelung besteht aus Bündel geformten Windungen aus isoliertem Draht, einen Glasband und dient zum mechanischen Schutz der mit einer äußeren Ummantelung aus einem hochfe- Isolation des Spulenwickels. Zwischen der äußeren Umsten Fasermaterial, welches mit einem Kunstharz mantelung und dem Spulenwickel befindet sich eine isogetränkt ist und mit einer isolierenden Zwischen- lierende Zwischenschicht, die aus einzelnen Isolfcrlagen schicht, die zwischen dem Spulenwickel und der au- io besteht, zwischen denen Schichten aus Materialien mit ßeren Ummantelung angeordnet ist, dadurch hoch porösen Eigenschaften angeordnet sind,
gekennzeichnet, daß eine halbleitende Bei dieser bekannten Spule sind die einzelnen Lagen Schicht (10) zwischen der isolierenden Zwischen- bzw. Schichten in engem, unmittelbarem Kontakt aufschicht (9) und der äußeren Ummantelung (8) ange- einander gewickelt Dies hat zur Folge, daß Volumenänordnet ist, und daß die halbleitende Schicht (10) aus is derungen in einer Schicht bzw. in der Spule durch alle einer ersten Lage (10a,), die fest mit der isolierenden Schichten hindurch übertragen werden, so daß Span-Zwischenschicht (9) verbunden ist und einer zweiten nungen entstehen können. Derartige Volumenänderun-Lage (lOb), die fest mit der äußeren Ummantelung gen entstehen z. B. durch Änderungen der Umgebungs-

(8) verbunden ist, zusammengesetzt ist, wobei zwi- temperatur, durch Änderungen der Betriebstemperatur sehen der errten Lage [IQa) und der zweiten Lage 20 der Spule und auch aufgrund von Alterung des Materi- [IQb) eine eiestische Trennschicht. (11) angeordnet als in den einzelnen Schichten. Diese bekannte Spule ist ist. daher nicht in der Lage, die so auftretenden Spannun-

2. Elektrische Spule nach Anspruch 1, dadurch ge- gen zu kompensieren, so daß sich im Laufe der Zeit kennzeichnet, daß die isolierende Zwischenschicht Änderungen im elektrischen Verhalten der Spule ein-

(9) aus einem Kunstharz mit einem Zusatz aus der 25 stellen, was unerwünscht ist

Gruppe Kieselsäure, Tonerde, Tonerdehydrat, Kai- Aus der DD-PS 75 352 ist ein Verfahren zur Herstelziumkarbonat, Magnesia, Talkum, Ton, Titanoxid, lung einer wärmefesien Spulenisolation von mit AbGlimmer und Glas besteht stand gewickelten Spulenwindungen bekannt wobei

3. Elektrische Spule nach Anspruch 1 oder 2, da- Rißbildungen bei hoher thermischer Belastung durch durch gekennzeichnet daß die halbleitende Schicht 30 eine ganz bestimmte Zusammensetzung des Isolierstof-

(10) aus Kohlenstoff, einem Kohlenstoff enthalten- fes dadurch verhindert werden sollen, daß die Wärmeden Schichtmaterial, einer metallischen Verbindung, ausdehnungskoeffizienten des Isolierstoffs und des einem Metail oder aus einem Kunstharz mit einem Kupfers annähernd gleiche Werte haben.

Zusatz aus Kohlenstoff, einer metallischen Verbin- Aus der DE-OS 14 79 428 ist ein Verfahren zum Poldung oder eines Metalls besteht 35 stern von in vergießbarem Kunstharz eingegossenen

4. Elektrische Spule nach einem der Ansprüche 1 Geräten beschrieben, wobei dort auf die Teile, die umbis 3. dadurch gekennzeichnet daß die isolierende mantelt werden sollen, ein spritzfähiges Kunstharz zuZwischenschicht (9) bei Umgebungstemperatur ei- sammen mit einem Treibmittel und verschiedenen, die nen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Forderung nach Festigkeit und Elastizität erfüllenden nicht mehr als 4 χ 10-⁵m/(mK)hat 40 Komponenten aufgespritzt werden soll, das nach dem

5. Elektrische Spule nach einem der Ansprüche 1 Aushärten als Polsterung wirkt Um ein Eindringen des bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die isolierende Kunstharzes in die Posen oder Kapillaren dieser Polste-Zwischenschicht (9) aus einem Kunstharz mit einem rung zu vermeiden, wird auf diese ein abdichtender BeZusatz aus einem anorganischen Material besteht lag aufgebracht und schließlich dieser Belag noch mit

6. Elektrische Spule nach Anspruch 5, dadurch ge- 45 einer leitenden oder halbleitenden Schicht, z. B. aus kennzeichnet, daß der mit dem anorganischen Mate- Graphit versehen, damit er elektrisch nicht beansprucht rial versetzte Kunstharz in Pulverform auf die Ober- wird.

fläche des Spulenwickels aufgetragen ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit

7. Elektrische Spule nach einem der Ansprüche 1 Kunstharz vergossene elektrische Spule der eingangs bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende 50 genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die aus Zwischenschicht (9) aus einem Kunstharz mit einer den genannten Gründen auftretenden Volumenände-Biegefestigkeit von nicht weniger als 8 kp/mm² be- ri'ngen innerhalb der Spule mit der Kunstharzpackung steht. mit Sicherheit kompensiert werden können, so daß die

8. Elektrische Spule nach einem der Ansprüche 1 elektrischen Eigenschaften der Spule über einen langen bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende 55 Zeitraum konstant bleiben können.
Zwischenschicht (9) aus einem Kunstharz mit einer Diese Aufgabe wird mit einer mit Kunstharz vergos-Dehnbarkeit von nicht weniger als 5% besteht senen elektrischen Spule gemäß den Merkmalen des

9. Elektrische Spule nach einem der Ansprüche i Anspruchs 1 gelöst.

bis 8. dadurch gekennzeichnet daß das Fasermateri- Mit diesen Merkmalen ist die Spule so konstruiert,

al aus Glas, Kohlenstoff, Bor, Kieselsäure oder Ton- 60 daß die aufgrund von Änderungen der Umgebungstem-

erde besteht peratur, von Änderungen der Betriebstemperatur der

Spule und/oder aufgrund von Alterung des Materials in

den Schichten auftretenden Volumenänderungen ausgeglichen werden, so daß in der Spule die inneren Span-65 nungen weitgehend abgebaut werden. Die in den weiter

Die Erfindung betrifft eine mit Kunstharz vergossene zum Spulenwickel gelegenen Schichten auftretenden

elektrische Spule gemäß dem Oberbegriff des An- Volumenvergrößerungen (bei Erwärmung) werden da-

<;nnirh<; 1. durch kompensiert, daß die weiter innen gelegene Lage