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DE1161994B - Fluessigkeitsgekuehlte Spulenseite, insbesondere fuer Erregerspulen von Teilchenbeschleunigern - Google Patents

Fluessigkeitsgekuehlte Spulenseite, insbesondere fuer Erregerspulen von Teilchenbeschleunigern

Info

Publication number
DE1161994B
DE1161994B DES67463A DES0067463A DE1161994B DE 1161994 B DE1161994 B DE 1161994B DE S67463 A DES67463 A DE S67463A DE S0067463 A DES0067463 A DE S0067463A DE 1161994 B DE1161994 B DE 1161994B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coil
coil side
synthetic resin
conductor elements
mica
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES67463A
Other languages
English (en)
Inventor
Alfred Ahrens
Dr Techn Georg Zaar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Priority to DES67463A priority Critical patent/DE1161994B/de
Publication of DE1161994B publication Critical patent/DE1161994B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00Coils
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
    • H01F7/202Electromagnets for high magnetic field strength

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Description

  • Flüssigkeitsgekühlte Spulenseite, insbesondere für Erregerspulen von Teilchenbeschleunigern Die Erfindung befaßt sich mit dem Aufbau einer durch eine Flüssigkeit, insbesondere durch Wasser, direktgekühlten Spulenseite, die unter Verwendung von mehreren aus gegeneinander isolierten Teilleitern bestehenden, vorzugsweise einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Leiterelementen aufgebaut ist, die durch ein ausgehärtetes Kunstharz zu einem starren Ganzen verfestigt sind. An sich sind direktgekühlte Spulenseiten in Form eines Gitterstabes bekannt, bei dem durch stärkere Kröpfung der gegeneinander isolierten Teilleiter des Gitterstabes ein oder mehrere Kühlkanäle innerhalb des von einer Glimmerkunstharzhülse umschlossenen Gitterstabes - also zwischen dem den Gitterstab bildenden Teilleiterstapeln - geschaffen werden, so daß also die in den Teilleitern entstehende Wärme unmittelbar durch das Kühlmedium abgeführt werden kann, das innerhalb des Gitterstabes fließt. Zur Verfestigung dieses bekannten Gitterstabes sind Epoxydharze oder auch in reaktiven Monomeren, wie beispielsweise Styrol, gelöste Polyesterharze verwendet. Dieser bekannte Gitterstab, der als Spulenseite einer Hochspannungswicklung dient, vermag jedoch nur eine begrenzte Strommenge zu führen.
  • Die Erfindung bezieht sich hingegen auf die Ausbildung von aus einer Vielzahl von Leiterelementen bestehenden Spulenseiten, wie sie beispielsweise als Erregerspulen zur Erzeugung extrem hoher Magnetfelder benötigt werden, die mit derart hohen Frequenzen pulsieren, daß die Verwendung von Massivleitern mit Rücksicht auf die Zusatzverluste nicht möglich ist. Solche Magnetfelder werden insbesondere für Teilchenbeschleuniger, beispielsweise für Elektronensynchrotrone oder ähnliche Maschinen, benötigt. Die Schwierigkeiten in der Erzeugung extrem hoher Magnetfelder für Teilchenbeschleuniger liegt vor allem darin, daß die erforderlichen Erregerspulen sehr lang werden und trotz der hohen Erregerströme eine äußerst gleichmäßige Temperaturverteilung aufweisen müssen. Trotz der verhältnismäßig großen Erregerleistung soll die Wärme möglichst nicht nach außen abgeführt werden. Es wird daher ein möglichst tiefes Temperaturniveau angestrebt. Damit die in der Erregerspule entstehende Wärme gut abgeführt wird, kühlt man daher die Erregerspulen mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Wasser. Gefordert wird hierzu ein über die ganze Länge der Spulenseite gleichbleibender und möglichst großer Querschnitt der die Kühlflüssigkeit führenden Kühlkanäle.
  • Durch die Erfindung wird eine direktgekühlte Spulenseite geschaffen, die für den eben erwähnten Verwendungszweck hervorragend geeignet ist. Gemäß der Erfindung werden die Leiterelemente der Spulenseite - vorzugsweise hochkant - mit Abstand nebeneinander angeordnet, wobei jeweils zwei Leiterelemente zwischen sich einen über die ganze Länge der Spulenseite mit gleichem Querschnitt verlaufenden, zur Führung der Kühlflüssigkeit dienenden Kühlkanal einschließen, der unmittelbar von den Außenseiten der beiden Leiterelemente begrenzt wird; wesentlich für die Spulenseite gemäß der Erfindung ist, daß die unverrückbare Lage sowohl der Leiterelemente als auch ihrer Teilleiter durch Verklebung der Spulenseite mit einem vorzugsweise glasfaserverstärkten, ausgehärteten Kunstharz gewährleistet ist, das gleichzeitig die Schmalseiten der Kühlkanäle abdeckt. Zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit empfiehlt es sich, die gemäß der Erfindung ausgebildete Spulenseite mit einer an sich bekannten Glimmerkunstharzhülse zu umhüllen.
  • Durch die Ausbildung gemäß der Erfindung wird eine äußerst intensive Kühlung der Spulenseite erreicht, die über die ganze Länge der Spulenseite gleichmäßig ist, so daß die Leiterelemente der Spulenseite mit sehr hoher Stromdichte belastet werden können. Die intensive Kühlwirkung wird vor allem dadurch erreicht, daß keine besonderen Kühlrohre verwendet werden, sondern die Isolation der Leiterelemente selbst die Kühlkanäle flüssigkeitsdicht abschließt.
  • Tritt jedoch zwischen zwei benachbarten Leiterelementen, die also zwischen sich einen Kühlkanal einschließen, eine nennenswerte Windungsspannung auf, die infolge der Leitfähigkeit der Kühlflüssigkeit im wesentlichen an der Isolation der Leiterelemente liegt, so empfiehlt es sich, die einen Kühlkanal zwisehen sich einschließenden Außenseiten der beiden benachbarten Leiterelemente durch wasserundurchlässige Folien abzudecken. Auf diese Weise werden zu Schäden führende Elektrolyseerscheinungen, die bei nicht völlig dichter Isolation der Leiterelemente auftreten können, verhindert. Als wasserundurchlässige Folien eignen sich für den vorgesehenen Zweck vor allem Folien aus Polykarbonat auf der Basis eines Bisphenols, vorzugsweise auf der Basis von Bisphenol A.
  • Als Leiterelemente können hochkant angeordnete Gitterstäbe Verwendung finden. Es ist aber auch möglich, als Leiterelemente aus Litzen aufgebaute, in rechteckförmigen Querschnitt gepreßte Leiterseile zu verwenden, da diese infolge der vorgesehenen Verfestigung mittels eines aushärtbaren Kunstharzes nach dem Aushärten des Kunstharzes eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen. Die Verwendung von gepreßten Leiterseilen hat den Vorteil, daß beim Aufbau von Spulen mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Spulenseiten die Wickelköpfe nicht verlötet zu werden brauchen, da die einander zugeordneten Leiterelemente aufeinanderfolgender Spulenseiten fortlaufend gewickelt werden können.
  • Werden für den Aufbau der Spulenseiten Leiterelemente verwendet, die, bezogen auf ihre Breite, verhältnismäßig hoch sind, also beispielsweise Gitterstäbe üblicher Breite mit einer Höhe von 12 cm und darüber, so kann gegebenenfalls die mechanische Festigkeit der Spulenseiten dadurch erhöht werden, daß in an sich bekannter Weise die Kühlkanäle zwischen zwei Leiterelementen durch über die ganze Länge des geraden Teiles der Spulenseite hindurchlaufende Zwischenstücke unterteilt werden, die aus Isolierstoff bestehen oder zumindest isoliert sind.
  • Zur Erläuterung der Erfindung ist in der F i g. 1 eine gemäß der Erfindung ausgebildete Spulenseite schematisch wiedergegeben. Die in F i g. 1 im Schnitt gezeichnete Spulenseite besteht aus den elf Gitterstäben G1 bis G11. Jeder dieser Gitterstäbe ist in bekannter Weise aus gegeneinander isolierten Teilleitern aufgebaut, die in den beiden Teilleiterstapeln a und b, aus denen diese Gitterstäbe zusammengesetzt sind, im entgegengesetzten Sinne schräg verlaufen und an den Schmalseiten des Gitterstabes infolge Kröpfung von einer Seite zur anderen übertreten. Zwei Gitterstäbe schließen jeweils zwischen sich einen Kühlkanal ein, also die Gitterstäbe G1 und G2 den Kühlkanal K1, die Gitterstäbe G2 und G3 den Kühlkanal K2 usw. Wesentlich ist, daß die Kühlkanäle K1 bis Klo unmittelbar von den Außenseiten der benachbarten Gitterstäbe begrenzt werden, so daß also das durch die Kühlkanäle hindurchfließende Wasser unmittelbar von der Außenisolation der Gitterstäbe geführt wird. Um Elektrolyseerscheinungen des als Kühlflüssigkeit verwendeten Wassers, die durch die Windungsspannung zwischen zwei benachbarten Gitterstäben hervorgerufen werden, zu vermeiden, ist auf die die Kühlkanäle begrenzenden Außenseiten der Gitterstäbe die wasserundurchlässige Folie F, die aus einem Polykarbonat auf der Basis von Bisphenol A besteht, aufgeklebt.
  • Der gleichmäßige Querschnitt der Kühlkanäle K sowie die mechanische Festigkeit der dargestellten Spulenseiten wird dadurch gewährleistet, daß die Gitterstäbe G1 bis Gll durch den strichpunktiert angedeuteten, glasfaserverstärkten Körper E aus ausgehärtetem Epoxydharz zu einem starren Ganzen verfestigt sind. Dieser feste und überaus widerstandsfähige Epoxydharzkörper umhüllt die gesamte Spulenseite und gewährleistet gleichzeitig an den oberen und unteren Enden jedes der Kühlkanäle K1 bis Klo durch die Ausbildung der Abstandsstücke A den Abstand der benachbarten Gitterstäbe und mithin den gleichmäßigen Querschnitt der Kühlkanäle. Jeder der Kühlkanäle K1 bis Klo wird also an seinen Seiten durch die mit der Polykarbonatfolie F beklebten Außenseiten der benachbarten Gitterstäbe begrenzt und nach oben und unten durch die AbstandsstückeA des glasfaserverstärktenEpoxydharzkörpers E abgedeckt. Die gesamte Spulenseite ist von der Glimmerkunstharzhülse M umhüllt.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in der F i g. 2 die Erregerspule eines Teilchenbeschleunigers, beispielsweise eines Elektronensynchrotrons, schematisch dargestellt, die aus zwei Spulenseiten, wie sie in der F i g. 1 gezeigt sind, besteht.
  • Zur Herstellung einer solchen Spule kann man beispielsweise folgendermaßen vorgehen: Die Gitterstäbe, deren Einzelleiter in bekannter Weise gegeneinander isoliert sind, werden zunächst mit einem Epoxydharz getränkt, indem man sie beispielsweise durch eine mit einem kalthärtenden Epoxydharzhärtergemisch gefüllte Vorrichtung hindurchschiebt. Gleichzeitig werden zu beiden Seiten der Gitterstäbe - bei den Gitterstäben G1 und G11 nur auf einer Seite - Polykarbonatfolien auf Bisphenol-A-Basis (bekannt unter dem Handelsnamen »Makrofolre) aufgeklebt. Anschließend wird der Gitterstab mit einem Glasband umwickelt, in Formen verspannt und ausgehärtet.
  • Nach dem Aushärten des Epoxydharzes wird der Gitterstab an seinem einen Ende abgebogen und seine Teilleiter mit den Teilleitern des zugeordneten Gitterstabes der anderen Spulenseite hart verlötet. Darauf werden die elf Gitterstäbe G1 bis G", die also nunmehr eine U-förmige Form aufweisen, in einem dem Querschnitt der Kühlkanäle entsprechenden Abstand hochkant nebeneinander angeordnet. In den geraden Teilen der Spule wird der Querschnitt der Kühlkanäle durch Dorne aus metallisch gezogenem Profilmaterial gewährleistet, deren Profil gleich dem Querschnitt der Kühlkanäle ist. Diese Dorne werden dabei so gelagert, daß sie mit ihrem oberen Ende nicht mit dem oberen Ende der Gitterstäbe abschließen, sondern den später von den Abstandsstücken A des die Gitterstäbe einschließenden Epoxydharzkörpers E eingenommenen Raum frei lassen. In dem abgekröpften Teil der Spule werden in gleicher Weise Dorne aus elastischem Material, also beispielsweise Streifen aus Profilgummi, angeordnet. Damit sich die Dorne nach dem Aushärten leicht entfernen lassen, empfiehlt es sich, die Dome mit Silikonfett einzustreichen.
  • In dem von den Dornen frei gelassenen Raum zwischen den Gitterstäben werden Glasfaserstränge eingelegt, die gleichmäßig mit einem kalthärtenden Epoxydharzhärtergemisch getränkt werden. Diese Glasfaserstränge sind derart bemessen, daß sie den von den Dornen frei gelassenen Raum zwischen den Gitterstäben voll ausfüllen und mithin nach dem Aushärten des Tränkharzes die Abstandsstücke A bilden. Nach der Tränkung der auf diese Dorne aufgelegten Glasfaserstränge werden die Gitterstäbe mit einer Glasmatte abgedeckt, die ebenfalls mit einem kalthärtenden Epoxydharzhärtergemisch getränkt wird. Infolge der Verwendung eines kalthärtenden Epoxydharzhärtergemisches braucht die Spule zur Aushärtung nicht in einen Ofen eingelegt zu werden.
  • Nach dem Aushärten des Trinkharzes, mit dein die auf die Gitterstäbe und die Dorne aufgebrachten Glasfaserstränge und Glasmatten getränkt werden, wird die Spule umgedreht. Die in den Wickelkopf als Dorne eingelegten Gummiprofile werden entfernt. Anschließend wird der die andere Seite der Spule einschließende Teil des Epoxydharzkörpers E in gleicher Weise durch Auflegen von Glasfasersträngen und Glasmatten mit anschließendem Tränken mit einem kalthärtenden Epoxydharzhärtergemisch hergestellt wie der bereits fertiggestellte Teil des Epoxydharzkörpers E. Damit hierbei die Glasfaserstränge im Wickelkopf, in dem sich nunmehr keine Dorne mehr befinden, nicht zu stark einsinken und mithin den Querschnitt der Kühlkanäle verkleinern, legt man im Wickelkopf eine dünne Lage aus Glasseidengewebe auf, die entsprechend der Stärke der Glasfaserstränge in die Kühlkanäle hineingedrückt wird. Durch diese dünne Lage aus Glasseidengewebe werden auch im Wickelkopf die Glasfaserstränge in der erforderlichen Höhe gehalten, so daß sie mit den Oberkanten der Gitterstäbe glatt abschließen. Auf diese Weise ergibt sich über den ganzen Querschnitt der Spule die in der F i g. 1 dargestellte Form des glasfaserverstärkten Epoxydharzkörpers E.
  • Nach dem Aushärten des Epoxydharzes werden die metallischen Dorne, die den gleichmäßigen Querschnitt des Kühlkanals K in den geraden Teilen der Spulenseite gewährleisten, herausgezogen. Abschließend werden dann die noch geraden Enden der Gitterstäbe zum zweiten Wickelkopf der Spule abgekröpft und miteinander hart verlötet. Der zweite Wickelkopf wird dann ebenfalls mit einem glasfaserverstärkten ausgehärteten Epoxydharz umhüllt und versteift, wobei die Zuflußöffnung B und die Abflußöffnung C für das Kühlwasser sowie die elektrischen Anschlüsse der Spule eingearbeitet werden. Als Zu-und Abflußöffnungen werden Formteile aus glasfaserverstärktem Epoxydharz verwendet, die mit dem Epoxydharzkörper E flüssigkeitsdicht vergossen werden.
  • Anstatt zur Freihaltung des Querschnitts der Kühlkanäle bei der Herstellung des glasfaserverstärkten Kunstharzkörpers Dorne aus gezogenen Metallprofilen zu verwenden, können auch Dorne aus elastischem Material, beispielsweise aus Profilgummi, benutzt werden. Bei der in F i g. 2 dargestellten Spule wirkt sich dies beispielsweise insbesondere dann vorteilhaft aus, wenn als Leiterelemente an Stelle von Gitterstäben aus Litzen aufgebaute, zu einem rechteckförmigen Querschnitt gepreßte Leiterseile verwendet werden. Die Verwendung dieser Leiterseile bietet nämlich die Möglichkeit, Leiterseile und Profilgummi bzw. elastisches Profilmaterial fortlaufend zu einer Spule aufzuwickeln, so daß die Lötverbindungen in den Wickelköpfen entfallen. In diesem Falle geht man beispielsweise derart vor, daß man gepreßte Leiterseile und elastische Profildorne einschließlich der die Kühlkanäle abschließenden Glasfaserstränge zu einer Spule aufwickelt. Nach dem Auflegen der erforderlichen, die Außenseiten abschließenden Glasmatten wird dann die Spule in einer Form unter Vakuum mit dem aushärtbaren Kunstharz, beispielsweise mit einem warmhärtenden Epoxydharz, getränkt und ausgehärtet.
  • Die mechanische Festigkeit der fertiggestellten Spule wird durch die Verwendung von Leiterseilen in keiner Weise beeinträchtigt, da infolge der Tränkung der Leiterseile mit einem aushärtbaren Kunstharz, insbesondere mit einem Epoxydhärtergemisch, eine genügende Festigkeit gewährleistet ist. Die Tränkung der Preßseile mit einem Epoxydharz kann vor dem Aufwickeln der Leiterseile zur Spule vorgenommen werden, sie kann aber auch gleichzeitig mit der Tränkung der aufgelegten Glasfaserstränge und Glasmatten erfolgen. Wählt man den ersten Weg, so lassen sich die wasserundurchlässigen Folien leichter aufkleben.
  • Die Herstellung des glasfaserverstärkten Epoxydharzkörpers E einer Spule, deren Leiterelemente aus gepreßten Leiterseilen bestehen, erfolgt z. B. in gleicher Weise durch Auflegen von Glasmatten und Tränken mit einem kalthärtenden Epoxydharzhärtergemisch, wie es bei der Verwendung von Gitterstäben als Leiterelemente beschrieben wurde. Abweichend hiervon ist lediglich, daß man den Profilgummi bereits nach dem Fertigstellen des Epoxydharzkörpers E auf einer Seite der Spule entfernt. Demzufolge werden die zwischen die Preßseile eingelegten Glasfaserstränge auf der anderen Seite auch im geraden Teil der Spulenseite in gleicher Weise durch das Zwischenlegen einer düünen Lage aus einem Glasseidengewebe in ihrer Höhe gehalten, wie es bei der Herstellung einer aus Gitterstäben bestehenden Spule bei der Fertigstellung des Wickelkopfes beschrieben wurde.
  • Ein weiterer Weg, bei der Herstellung einer Spulenseite gemäß der Erfindung den für die Kühlkanäle erforderlichen Querschnitt zu gewährleisten, besteht darin, bei der Herstellung der Spule als Abstandhalter für die Leiterelemente Dorne zu verwenden, die aus einem chemisch inaktiven Material von wachsähnlicher Beschaffenheit, wie beispielsweise Stearin, bestehen, das bei Erwärmen wieder flüssig wird. Das Material dieser Dorne läßt man dann nach dem Fertigstellen der Spulenseite durch Erwärmen aus dem für den Zu- und Abfluß der Kühlflüssigkeit vorgesehenen Öffnung herausfließen. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung solcher Dorne bei der Herstellung einer in ihrer Form etwa der Spule der F i g. 2 entsprechenden Spule, die aus gepreßten Leiterseilen aufgebaut ist. Hierbei können nämlich die gepreßten Leiterseile gemeinsam mit den beispielsweise aus Stearin bestehenden Dornen zur Spule aufgewickelt werden, worauf man den die Spule einschließenden glasfaserverstärkten Kunstharzkörper durch Einlegen von Glasfasersträngen zwischen die Preßseile und durch Auflegen von Glasmatten und anschließendes Tränken mit einem kalthärtenden EpoydharzWärtergemisch herstellt. Nach dem Aushärten des Trinkharzes wird dann die Spule erwärmt, worauf das die Dorne bildende Stearin flüssig wird und aus den Zu-und Abflußöffnungen für die Kühlflüssigkeit ausläuft. Bei einer in dieser Weise hergestellten Spule ist eine hohe Maßgenauigkeit des Querschnittes der Kühlkanäle über die ganze Spule gewährleistet.
  • Für die Herstellung der Spulenseite gemäß der Erfindung können als Dorne auch Bleiprofile Verwendung finden.
  • Bei der Herstellung der Spulenseite gemäß der Erfindung ist als aushärtbares Kunstharz vor allem Epoxydharz erwähnt worden. Es lassen sich jedoch auch andere aushärtbare Kunstharze benutzen, beispielsweise in reaktiven Monomeren, wie z. B. Styrol, gelöste Polyesterharze. Im allgemeinen wird man jedoch mit Rücksicht auf eine einfache Herstellung sowie auf eine hohe mechanische Festigkeit und gute elektrische Werte ein Epoxydharz bevorzugen. Verwendet man ein kalthärtendes Epoxydharz, so hat man den Vorteil, daß zur Aushärtung kein Ofen benutzt zu werden braucht. Die Verwendung eines warmhärtenden Epoxydharzes hat hingegen den Vorteil, daß die Durchtränkung der Glasfasergewebe infolge der niedrigeren Viskosität besser ist und bei der Herstellung viel Arbeitszeit eingespart wird.
  • Wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt, wird die nach einem der eben beschriebenen Verfahren hergestellte Spulenseite bzw. Spule abschließend mit einer Glimmerkunstharzhülse an sich bekannten Aufbaues umgeben. Hierzu kann beispielsweise eine Glimmerfolie verwendet werden, deren Breite gleich der Länge des geraden Teiles der zu umwickelnden Spulenseite ist. Diese Glimmerfolie besteht aus einem wärmebeständigen Trägermaterial, das in bekannter Weise abwechselnd mit Schichten aus einem aushärtbaren Kunstharz und aus Glimmerblättchen belegt ist. Es kann aber auch, wie es an sich ebenfalls zur Wicklungsisolation der Hochspannungswicklung einer elektrischen Maschine bekannt ist, ein verhältnismäßig schmales Glimmerband auf die Spulenseite aufgewikkelt werden, dessen Glimmerblättchen mit der Unterlage und gegebenenfalls auch mit der Decklage dieses Glimmerbandes durch ein geeignetes Bindemittel verklebt sind. Das Glimmerband wird dann in mehreren Lagen auf die Spule aufgewickelt und mit einem aushärtbaren Kunstharz getränkt. Wesentlich bei diesem an sich bekannten Verfahren ist, daß das Bindemittel des Glimmerbandes und das Tränkharz chemisch aufeinander abgestimmt sind und beim Aushärten einen chemisch einheitlichen Körper ergeben. Als Bindemittel und als Tränkharz für Isolationen dieser Art können in reaktiven Monomeren gelöste Polyesterharze verwendet werden, es ist aber auch möglich, hierfür Epoxydharze zu benutzen.
  • Ferner kann man zur Herstellung der Glimmerkunstharzhülse ein Naßwickelverfahren verwenden, wie es an sich bereits zur Isolation der Wickelstäbe von Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen vorgeschlagen wurde. Bei diesem Naßwickelverfahren wird ein Glimmerband verwendet, dessen Glimmerblättchenschichten mit einem innerhalb der Lagerzeit nicht aushärtenden Bindemittel untereinander und mit der Unterlage sowie gegebenenfalls mit der Decklage verklebt sind. Die Glimmerbänder werden dann vorzugsweise nach vorangegangener Evakuierung mit einem dünnflüssigen Tränkmittel überflutet und getränkt und in getränktem Zustand aufbewahrt, worauf sie vor Ablauf einer durch die Aushärtungsgeschwindigkeit des Tränkmittels bestimmten Zeit im Naßwickelverfahren, d. h. im getränkten Zustand, auf die Spulenseite aufgewickelt werden.
  • Der Vorteil des Naßwickelverfahrens liegt darin, daß als Tränkmittel auch Tränkmittel hoher Viskosität verwendet werden können, deren Schrumpfung beim Aushärten sehr gering ist. Im allgemeinen empfiehlt es sich, ein Tränkmittel zu wählen, dessen Viskosität bei 60° C möglichst nicht größer als 1000 cP ist. Wie an sich ebenfalls bekannt, werden hierbei als Bindemittel, mit dem also bei der Verklebung des Glimmerbandes die Glimmerschichten untereinander sowie mit der Unterlage und gegebenenfalls auch mit der Decklage verklebt werden, solche auf das Tränkmittel abgestimmten Stoffe verwendet, die zusammen mit den im Tränkniittel gegebenenfalls vorhandenen Härtern und Polymerisationsbeschleunigern chemisch völlig in das härtbare Tränkmittel eingebaut werden, so daß das ausgehärtete Kunstharz der fertigen Hülse ein chemisch einheitlicher Stoff ist.
  • Bei der Herstellung einer Glimmerkunstharzhülse einer Spule, wie sie beispielsweise in der F i g. 2 dargestellt ist, ergeben sich auch bei der Verwendung von Glimmerbändern an den abgekröpften Stellen infolge der Breite der Spule Schwierigkeiten beim Aufwickeln, da der Krümmungsradius auf der Innenseite der Abkröpfungsstelle der Spule wesentlich größer als der Außenradius der Abkröpfungsstelle ist. Es empfiehlt sich daher, die Bandisolation lediglich im geraden Teil der Spule vorzusehen und den Wickelkopf durch der Form des Wickelkopfes angepaßte Manschette, deren Aufbau gleich dem Aufbau der verwendeten Glimmerbänder ist, zu isolieren. Wie es bei Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen üblich ist, wird hierbei die Bandisolation des geraden Teiles der Spulenseite und die Manschettenisolation des Wickelkopfes von Lage zu Lage der aufgebrachten Bänder bzw. Manschetten abgestuft, so daß eine elektrisch hoch beanspruchbare übergangsstelle der Bandisolation in die Manschettenisolation erzielt wird.

Claims (20)

  1. Patentansprüche: 1. Durch eine Flüssigkeit, insbesondere durch Wasser, direktgekühlte Spulenseite, die unter Verwendung von mehreren aus gegeneinander isolierten Teilleitern, vorzugsweise einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Leiterelementen aufgebaut ist, die durch ein ausgehärtetes Kunstharz zu einem starren Ganzen verfestigt sind, da -durch gekennzeichnet, daß die Leiterelemente - vorzugsweise hochkant - mit Abstand nebeneinander angeordnet sind, wobei jeweils zwei Leiterelemente zwischen sich einen über die ganze Länge der Spulenseite mit gleichem Querschnitt verlaufenden, zur Führung der Kühlflüssigkeit dienenden Kühlkanal einschließen, der unmittelbar von den Außenseiten der beiden Leiterelemente begrenzt wird, und daß die unverrückbare Lage sowohl der Leiterelemente als auch ihrer Teilleiter durch Verklebung der Spulenseite mit dem vorzugsweise glasfaserverstärkten, ausgehärteten Kunstharz gewährleistet ist, das gleichzeitig die Schmalseiten der Kühlkanäle abdeckt.
  2. 2. Spulenseite nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Umhüllung mit einer Glimmerkunstharzhülse.
  3. 3. Spulenseite nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Leiterelemente hochkant angeordnete Gitterstäbe verwendet sind.
  4. 4. Spulenseite nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Leiterelemente aus Litzen aufgebaute, zu einem rechteckförmigen Querschnitt gepreßte Leiterseile verwendet sind.
  5. S. Spulenseite nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Kühlkanal zwischen sich einschließenden Außenseiten zweier nebeneinander angeordneter Leiterelemente durch wasserundurchlässige Folien abgedeckt sind.
  6. 6. Spulenseite nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als wasserundurchlässige Folie eine Folie aus Polykarbonat auf der Basis eines Bisphenols, vorzugsweise auf der Basis von Bisphenol A, verwendet ist.
  7. 7. Spulenseite nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verfestigung der Spulenseite und zur Herstellung der die Spulenseite umhüllenden Glimmerkunstharzhülse das gleiche Kunstharz verwendet ist. B.
  8. Spulenseite nach Anspruch 1, 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als aushärtbares Kunstharz ein vorzugsweise kalthärtendes Epoxydharz verwendet ist.
  9. 9. Spulenseite nach Anspruch 1, 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als aushärtbares Kunstharz ein in reaktiven Monomeren gelöstes Polyesterharz verwendet ist.
  10. 10. Spule, insbesondere Erregerspule für den Feldmagneten eines Teilchenbeschleunigers, gekennzeichnet durch den Aufbau aus zwei Spulenseiten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9.
  11. 11. Verfahren zur Herstellung der Spulenseite nach Anspruch 1 bzw. der Spule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterelemente hochkant nebeneinander angeordnet werden, wobei der Abstand zwischen zwei Leiterelementen durch vorzugsweise mit Silikonfett eingestrichene Dorne gewahrt wird, und daß auf die Außenseiten der Spulenseite die Kühlkanäle abdeckendes Fasermaterial, vorzugsweise in Form von Glasfasersträngen und Glasfasermatten, aufgelegt wird, das mit dem aushärtbaren Kunstharz getränkt wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zu- und Ablußöffnungen Formteile aus vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunstharz verwendet werden, die mit dem die Spulenseite verfestigenden Kunstharzkörper (E) flüssigkeitsdicht vergossen werden.
  13. 13. Verfahren zur Herstellung einer Spule nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus Leiterseilen und elastischen Profildornen gemeinsam aufgewickelt und als Ganzes in einer Form unter Vakum mit einem aushärtbaren Kunstharz, vorzugsweise mit einem warmhärtenden Epoxydharz, getränkt und ausgehärtet wird.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Dorne gezogenes metallisches Profilmaterial verwendet wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Dorne elastisches Profilmaterial, vorzugsweise Profilgummi, verwendet wird.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Dorne Bleiprofile verwendet werden.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Dorn ein bei der Verarbeitungstemperatur festes, bei höheren Temperaturen jedoch flüssiges, chemisch inaktives Material von wachsähnlicher Beschaffenheit, wie beispielsweise Stearin, verwendet wird.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der den Querschnitt für die Kühlkanäle freihaltenden Dorne kleiner als die Höhe der Leiterelemente ist.
  19. 19. Verfahren zur Herstellung der Glimmerkunstharzhülse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmerkunstharzhülse im geraden Teil der Spulenseite aus Glimmerbändem gewickelt wird, die mit einem aushärtbaren Kunstharz getränkt werden, während im Bereich des Wickelkopfes der Form des Wickelkopfes angepaßte Glimmermanschetten verwendet werden.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Glimmerband, dessen vorzugsweise in mehreren Schichten aufgebrachte Glimmerblättchen mit einem innerhalb der Lagerzeit nicht aushärtbaren Bindemittel untereinander und mit der Unterlage sowie gegebenenfalls mit einer Decklage verklebt sind, vor dem Aufwickeln mit einem Tränkharz getränkt wird und im nassen Zustand auf die Spulenseite aufgewickelt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 645 063, 1030 449; deutsche Auslegeschriften Nr. 1016 819, 1031880; schweizerische Patentschrift Nr. 313 454; USA.-Patentschrift Nr. 2 577 825.
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