Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen von Schaltenden
der Wicklungen einer elektrischer Maschine, insbesondere zum WIG-Schweißen von
Schaltenden. Die Erfindung ist anwendbar zum Herstellen der Verbindung von Wicklungsstäben,
die z. B. auch offene Formspulen sein können, sowie deren Schaltverbindungen und/oder
Ableitungen untereinander vorzugsweise mit Isolierungen nach dem
Vakuumdruckimprägnierverfahren (VPI-Verfahren).The invention relates to a method and an apparatus for welding switching ends
the windings of an electrical machine, in particular for TIG welding of
Switching ends. The invention is applicable to the connection of winding bars,
the z. B. can also be open form coils, and their switching connections and / or
Derivatives among themselves, preferably with insulation according to the
Vacuum pressure impregnation process (VPI process).
Wicklungsstäbe elektrischer Maschinen bestehen aus einer Vielzahl von Einzelleitern. Zwischen
diese Einzelleiter, die im Nutteil und Wicklungskopf von der Hauptisolierung umschlossen sind,
gelangt beim Vakuumdruckimprägnieren (VPI-Verfahren) das Imprägniermittel. Dieses
Imprägniermittel muß vor dem Verbinden der Schaltenden der Wicklung mit den
Schaltverbindungen wieder aus den Zwischenräumen der Einzelleiter am Stabende entfernt
werden. Dies ist sehr aufwendig und vollständig nicht möglich. Beim Herstellen der Verbindung
zwischen den Wicklungsstäben, Schaltverbindungen und/oder Ableitungen entsteht daher das
Problem, diese Verbindung dauerhaft in der geforderten elektrischen und mechanischen Qualität
zu erzeugen; da beim thermischen Verbinden, z. B. löten oder schweißen, die
Imprägniermittelreste aus den Zwischenräumen ausgasen. Um das Eindringen zu verhindern, ist es
bekannt die blanken Einzelleiter am Stabende als Paket vor dem VPI-Prozess untereinander hart
zu verlöten. Zwar wird auch dieses hartgelötete Stabende mit dem Imprägniermittel benetzt und
das Imprägniermittel auf der Hartlotfläche mit ausgehärtet, kann aber anschließend mechanisch
entfernt werden. Dies ist relativ aufwendig, da der gesamte metallblanke Teil des jeweiligen
Wicklungsstabes gegen das Eindringen des Imprägniermittels durch Hartlot zu schützen ist. Dabei
ist es erforderlich zusätzliche Lötplättchen zwischen die Einzelleiter einzubringen, um ein
Durchlöten zu ermöglichen. Gleichzeitig ist zudem ein hoher Energieaufwand notwendig, da das
gesamte Stabende auf Hartlöttemperatur erwärmt werden muß. Damit wird gesichert, daß nach
dem VPI-Prozess eine Säuberung der Stabenden erfolgt und durch erneutes Hartlöten die
Herstellung der Verbindung der einzelnen Wicklungsstäbe, Schaltverbindungen und/oder
Ableitungen in der geforderten Qualität erfolgen kann. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist der
hohe Wärmeeintrag sowohl in das gesamte Stabende als auch in den angrenzenden Bereich, der
von der bereits fertig angeordneten und ausgehärteten Hauptisolierung umschlossen ist. Damit
dies nicht zu bleibenden Schäden der Isolierung (insbesondere thermische Alterung) führt, wird
die Hauptisolation weiter zurückgesetzt und nach dem zweiten Hartlöten von Hand nachisoliert,
was einen erhöhten Aufwand bedeutet.Winding bars of electrical machines consist of a large number of individual conductors. Between
these individual conductors, which are enclosed by the main insulation in the slot part and winding end,
reaches the impregnating agent during vacuum pressure impregnation (VPI process). This
Impregnating agent must be connected to the winding before connecting the switching ends
Switch connections removed from the spaces between the individual conductors at the end of the rod
become. This is very complex and completely impossible. When connecting
between the winding bars, switching connections and / or leads therefore
Problem, this connection permanently in the required electrical and mechanical quality
to create; because during thermal bonding, e.g. B. solder or weld the
Degas impregnating agent residues from the gaps. To prevent intrusion, it is
the bare individual conductors at the end of the rod are known hard as a package before the VPI process
to solder. This hard-soldered rod end is also wetted with the impregnating agent and
the impregnant on the braze surface is also hardened, but can then be mechanically
be removed. This is relatively expensive because the entire bare part of each
Protect the winding rod against penetration of the impregnating agent by hard solder. there
it is necessary to insert additional soldering pads between the individual conductors in order to
To enable soldering. At the same time, a high energy expenditure is also necessary, because that
entire rod end must be heated to brazing temperature. This ensures that after
The VPI process is followed by cleaning of the rod ends and re-brazing
Establishing the connection of the individual winding bars, switching connections and / or
Derivation can take place in the required quality. Another disadvantage of this solution is that
high heat input both in the entire rod end and in the adjacent area
is enclosed by the already finished and hardened main insulation. In order to
this will not lead to permanent damage to the insulation (especially thermal aging)
the main insulation is further reset and reinsulated by hand after the second brazing,
which means an increased effort.
Aus der US Schrift 3 781 513 ist es bekannt, daß bei Verfahren zum Verschweißen von
Kupferlitzen mittels MAG-Schweißen Kühlstempel angeordnet sind. Allerdings ist dieses
Schweißverfahren nicht für massive elektrische Leiter wie sie für Wicklungsstäbe,
Schaltverbindungen und oder Ableitungen mit Schlössern für größere elektrische Maschinen
erforderlich sind, geeignet. Auch das beschriebene Kühlen mittels Stempel ist bei eingebauten
Wicklungen aus Platzgründen nicht möglich.From US Pat. No. 3,781,513 it is known that in methods for welding
Copper strands are arranged using MAG welding cooling stamps. However, this is
Welding process not for solid electrical conductors like those for winding bars,
Switching connections and or derivatives with locks for larger electrical machines
are required. The described cooling by means of a stamp is also installed
Windings not possible due to lack of space.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Verschweißen von Stabenden insbesondere zum WIG-Schweißen von Schaltenden der
Wicklungsstäbe, zum Herstellen der Schaltverbindungen und/oder Ableitungen der Wicklung
einer elektrischer Maschine, zu schaffen, wodurch eine Schweißbarkeit der Stabenden auch nach
einem VPI-Prozess ermöglicht, Schädigungen der Hauptisolierung zuverlässig vermieden und der
Fertigungsaufwand verringert wird.The invention has for its object a method and an apparatus for
Welding rod ends, in particular for TIG welding of switching ends
Winding bars, for making the switching connections and / or derivatives of the winding
an electrical machine, creating a weldability of the rod ends even after
enables a VPI process, reliably prevents damage to the main insulation and the
Manufacturing effort is reduced.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der beiden
Patentansprüche gelöst. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige
erfindungsgemäße Vorrichtung wird es erstmals möglich, die Schaltenden der Schaltverbindungen
und/oder Ableitungen der Wicklung als Schweißverbindungen auszuführen, wodurch sich sowohl
die mechanische Festigkeit als auch die Qualität der elektrischen Verbindung gegenüber dem
Stand der Technik entscheidend verbessert.The object is achieved by the characterizing features of the two
Claims resolved. By the method according to the invention and the associated
The device according to the invention makes it possible for the first time to switch the switching connections
and / or lead-offs of the winding as welded connections, whereby both
the mechanical strength as well as the quality of the electrical connection compared to that
State of the art improved significantly.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel für einen Wicklungsstab einer
elektrischen Maschine näher erläutert werden. Ein grundverfestigter und auf definierte Länge
abgeschnittener Wicklungsstab wird in eine Klemmzange mit zwei jeweils L-förmigen
Formkohlen eingespannt. Dabei ragen die L-förmigen Formkohlen 2 mm über das flächig
abgeschnittene Wicklungsstabende hinaus. Anschließend erfolgt das WIG-Schweißen unter
Zuführung eines Zusatzwerkstoffes. Dabei werden sowohl die aneinander gepreßten Einzelleiter
miteinander verschweißt, als auch der durch die überstehenden L-förmigen Formkohlen gebildete
Raum mit Schweißmaterial vollständig aufgefüllt. Die Toleranzen für die Wicklungsstablänge sind
dabei einzuhalten. Nach Abschluß der Imprägnierung, vor dem Einbau in das Blechpaket, ist der
Cu-blanke Teil der zu verschweißenden Fläche des Wicklungsstabes gründlich von
Harzrückständen zu reinigen. Vorzugsweise erfolgt diese Reinigung durch mechanisches
Abbürsten. Nach Einbau des Wicklungsstabes in das Blechpaket wird das Schloß auf das
Wicklungsstabende aufgesteckt und in einem zweiten WIG-Schweißvorgang unter Zuführung des
Zusatzwerkstoffes das Schloß, welches die Stabverbindung, Schaltverbindung und/oder Ableitung
ermöglicht, mit dem vorgeschweißten Wicklungsstabende verschweißt. Die ebenfalls eingebauten
benachbarten Wicklungsstäbe und letztlich auch deren empfindliche Isolation werden gegen
thermische Überlastung durch speziell angepaßte und vorzugsweise mit einer Wärmeschutzschicht
versehene erfindungsgemäße Wärmeschutzbleche geschützt. Die Wärmeschutzbleche sind
vorzugsweise mit Wärmeschutzschichten aus verschiedenen hitzebeständigen Keramikmaterialien
beschichtet. Auch der Einsatz von reinen Keramikblättchen ist möglich. Unterhalb des zu
verschweißenden Schlosses wird der Wicklungsstab während des WIG-Schweißvorganges
vorzugsweise von einer Einrichtung zum Kühlen, die in der Regel auf Wasserbasis funktioniert,
umschlossen. Als Ergebnis dieses erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen
erfindungsgemäßen Vorrichtung entsteht erstmals eine elektrisch und mechanisch hochbelastbare
Stab- bzw. Schaltverbindung und/oder Ableitung in der elektrischen Maschine. Da eine
thermische Überlastung der Hauptisolierung nicht erfolgt, kann die Hauptisolierung voll
ausgeführt werden. Eine zusätzliche Nachisolierung entfällt.The invention is intended below using an exemplary embodiment of a winding bar
electrical machine will be explained in more detail. A solidified and to a defined length
cut winding rod is in a clamp with two L-shaped
Molded carbons clamped. The L-shaped coals protrude 2 mm above the surface
cut end of the winding rod. Then TIG welding takes place under
Addition of a filler material. Both the individual conductors pressed against each other
welded together, as well as that formed by the protruding L-shaped coals
Space completely filled with welding material. The tolerances for the winding bar length are
to adhere to. After completion of the impregnation, before installation in the laminated core, the
Bare part of the surface of the winding rod to be welded thoroughly
To clean resin residues. This cleaning is preferably carried out by mechanical means
Brushing. After installing the winding rod in the laminated core, the lock on the
End of the winding bar attached and in a second TIG welding process with the feed of the
Filler material the lock, which is the rod connection, switching connection and / or derivative
allows welded to the pre-welded end of the winding rod. The also built in
neighboring winding bars and ultimately their sensitive insulation are against
thermal overload due to specially adapted and preferably with a heat protection layer
provided heat shields according to the invention protected. The heat shields are
preferably with heat protection layers made of various heat-resistant ceramic materials
coated. The use of pure ceramic leaves is also possible. Below the too
welding lock is the winding rod during the TIG welding process
preferably from a cooling device, which usually works on a water basis,
enclosed. As a result of this method according to the invention and the associated
The device according to the invention creates for the first time an electrically and mechanically highly loadable
Rod or switch connection and / or derivation in the electrical machine. There one
If the main insulation is not thermally overloaded, the main insulation can become full
be carried out. Additional insulation is not necessary.