Verfahren zur Imprägnierung eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine

Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Imprägnierung eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine , eine Vorrichtung zur Imprägnierung eines Stators der dynamoelektrischen Maschine , als auch die dynamoelektrische Maschine und deren Verwendung .

Bei dynamoelektrischen Maschinen, wie z . B . Niederspannungsmotoren im Bereich bis I kV Nennspannung, werden nach dem Einziehen der Wicklung in Nuten eines Stators diese Wicklungen mittels eines Reaktivharzes imprägniert , um eine zusätzliche elektrische und mechanische I solierung und Passivierung zu erhalten .

Hierbei kommen aus Kosten- und Ef fi zienzgründen oftmals das Tauchverfahren zum Einsatz . Im Bereich der Tauchverfahren gibt es zwei Varianten, welche zum Einsatz kommen . Zum einen das sog . Kalttauchverfahren, wobei ein sehr niederviskoses Harz in einem Becken vorgehalten wird in welches die Statoren, meisten als Batch an einem Stack, getaucht werden, danach abtropfen und im Anschluss durch einen Heißluftofen gehärtet werden . Hierbei werden fast ausschließlich durch Reaktivverdünner verflüssigte Harze verwendet , um die bei Raumtemperatur notwendigen niedrigen Viskositäten zu erhalten .

Dies steht aufgrund gesundheitlicher Belange zunehmend in der Kritik und könnte in naher Zukunft , zumindest im europäischen Raum, als primäre Lösung nicht mehr zur Verfügung stehen .

Als zusätzliches Mittel zur verbesserten Harzaufnahme der getauchten Statoren sind die Kalttauchharze ( auf Basis von Styrol ) thixotropiert , d . h . scherkraftverdünnend ausgestaltet , sodass ein beim Einfließen des Harzes aufgrund der Scherkräfte sich die Viskosität deutlich verringert und im Anschluss aufgrund der sich wiedereinstellenden höheren Viskosität dort zu einem Teil verbleibt .

Des Weiteren wird alternativ dazu das sogenannte Träufelverfahren verwendet , bei dem das flüssige Harz mittels moderner Misch- und Dosiertechnologie auf den rollierenden, mit dem Wicklungssystem versehenen Stator geträufelt wird . Hierbei fließt das flüssige Harz aufgrund seiner möglichst niedrigen Viskosität , sowie auftretender Kapillarkräfte in die Nuten des Stators ein und verfestigt sich dort , geliert also entweder bei Raumtemperatur ( 2-Komponentige Systeme mit hoher Reaktivität ) oder bei höherer Temperatur, auf die die Statoren gebracht werden müssen .

Hinsichtlich der Imprägnierqualität ist es wünschenswert , dass zum Zeitpunkt des Harzeinfließens ( also Eintauchen beim Tauchverfahren und Träufeln mit Kapillarkräften beim Träufelverfahren) das Harz möglichst niederviskos bei der j eweiligen Prozesstemperatur ist und im Anschluss möglichst schnell in einen höherviskosen Zustand übergeht , sodass das Material im Wicklungssystem verbleibt und insbesondere thermisch gehärtet werden kann .

Diese beiden Ef fekte sind j edoch nicht ohne weiteres entkoppelt voneinander zu betrachten, da eine Viskositätserhöhung über die Zeit entweder durch eine Gelierung, d . h . durch die Vernetzung, erzeugt wird oder aber, sofern keine Scherkräfte mehr auf das Material wirken, durch eine eingestellte Thixotropierung, welche z . B . mittels Thixotropieradditiven wie Aerosil , d . h . pyrogener Kieselsäure , erzeugt wird .

Bei einem kapillaref fekt-getriebenen Verfahren, wie dem Träufeln verhält es sich ähnlich, dass das Reaktivharz während der Träufelphase eine möglichst geringe Viskosität aufweisen muss , so dass es möglichst zeitef fi zient bis zur Mitte der Nuten fließt . Nach dem vollständigen Einfließen soll die Vis- kositätserhöhung ebenfalls möglichst schnell erfolgen, um u . a . Taktzeiten dieses Fertigungsschrittes zu reduzieren . Um möglichst ef fi ziente und qualitativ hochwertige (hohe Harzaufnahme ) Imprägnierungen zu erreichen, werden bei unterschiedlichen Verfahren unterschiedliche Maßnahmen angewandt . Beim Strom-UV-Verf ahren kommen sehr exakt entwickelte Reaktivharze zum Einsatz deren Gelierbereich durch die resistive Statorerwärmung getrof fen werden muss . Dies hat zur Folge , dass zum einen die Harze verhältnismäßig teuer sind und zum anderen der Tauch- und Gelierprozess sehr anspruchsvoll ist , um eine ausreichende Imprägnierqualität (Harzaufnahme ) zu erreichen . Zudem kann bei einer zeitlich zu langen Statorerwärmung das Blechpaket des Stators mit erwärmt und unnötig Harz angelieren . Diese sich daraus ergebenden Harzränder am Blechpaket des Stators müssen nachträglich wieder, meist von Hand, aufwändig entfernt werden .

Beim Kalttauchverfahren wird oftmals eine schlechtere Harzaufnahme in Kauf genommen, da typischerweise keine Viskosi- tätsveränderung des Harzes zwischen dem Eintauchen und dem Austauchen auf tritt . Durch Abdampfen von Reaktivverdünnern ( Styrol ) während der Abtropfphase wird das verbleibende Harz in geringem Umfang hochviskoser, wodurch es in den Wicklungen verbleibt . Neuartige Harze sind leicht thixotropiert , was eine geringe Verbesserung der Harzaufnahme im Vergleich zu herkömmlichen Harzen bewirkt .

Beim Träufelverfahren werden die Harze hinsichtlich der Viskosität und der Gelierpunkte optimiert , wobei beide Parameter teilweise sehr unterschiedliche Tendenzen aufweisen, was eine Harzoptimierung auf beide Parameter ab einem gewissen Punkt technisch nicht umsetzbar macht . Gerade bei langen Achslängen müssen Harze eine sehr niedrige Viskosität für einen Zeitraum von mehreren 10 Minuten aufweisen, was dazu führt , dass im Nachgang die Gelierphase zeit- und oder energieintensiver aus fällt .

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Imprägnierung eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine bereitzustellen, welches Verfahren vor al- lern die Qualität des Imprägnierprozesses in einfacher Art und Weise verbessert . Des Weiteren soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Imprägnierung des Stators bereitgestellt werden, die den Fertigungsprozess vereinfacht . Dabei soll eine dynamoelektrische Maschine bereitgestellt werden, die einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad aufweist .

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein Verfahren zur Imprägnierung eines in Nuten eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine angeordneten Wicklungssystems durch folgende Schritte :

- Benetzen des Wicklungssystems durch Imprägnierharz , welches Wicklungssystem in den im Wesentlichen axial verlaufenden Nuten angeordnet ist ,

- Einbringen von Vibrationen in den Stator und/oder das Harz über einen vorgebbaren Zeitraum mit einstellbarer Amplitude und/oder Frequenz .

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Imprägnierung eines in Nuten eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine angeordneten Wicklungssystems , wobei zur Durchführung, insbesondere der Imprägnierung zumindest ein Stator einem Haltemittel zuordenbar ist , insbesondere an einer Traverse befestigbar ist , wobei in einer Imprägnierstation, insbesondere einer Träufelstation oder einer Tauchstation, in der das Wicklungssystem des Stators mit insbesondere einem thixotropierten Harz versetzt wird, der Stator und/oder das Harz über eine oder mehrere Sonotroden zu Vibrationen über einen vorgebbaren Zeitraum mit einstellbarer Amplitude und/oder Frequenz anregbar sind .

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch eine dynamoelektrische Maschine mit einem Stator hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Wicklungssystem eine vergleichsweise höhere Harzaufnahme , bei sonst gleichem zeitlichen und prozesstechnischen Aufwand, aufweist . Mit anderen Worten, es gibt weniger nicht mit Harz gefüllte Einschlüsse bzw . die Anzahl der Einschlüsse im Imprägnierharz - auch als Lunker bezeichnet - wird drastisch reduziert oder sogar eliminiert .

Kern der Erfindung ist ein Verfahren zur Imprägnierung eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine , wobei die Nutzung von Schwingungen, insbesondere mechanischen Schwingungen angezogen werden, um die oben genannten Fließprozesse eines Imprägnierharzes in einem Wicklungssystem zu verbessern . Durch die Anregung des Imprägnierharzes zu fließen, mittels z . B . einer Schallsonotrode , können sowohl das Harzbecken und somit die darin befindliche Flüssigkeit , insbesondere das Imprägnierharz und/oder Statoren der dynamoelektrischen Maschine und/oder das Imprägnierharz selbst in Schwingung versetzt werden .

Anstatt Schall- bzw . Ultraschall zur Schwingungsanregung zu nutzen, können auch mechanische Schwingungen bzw . Vibrationen in dem Verfahren benutzt werden . Hier wäre ggf . auf die Frequenz eines anschlagendenden Hammers und die j eweilige spezifische Eigenfrequenz z . B . des Harzbeckens abzustimmen .

Schallsonotroden sind Werkzeuge , die durch das Einleiten von hochfrequenten, insbesondere mechanischen Schwingungen z . B . Ultraschall in Resonanzschwingungen versetzt werden . Sie stellen somit die Verbindung von einem Ultraschallgenerator zu einem Werkstück her und passen die Ultraschallschwingung an die Bearbeitungsaufgabe an . Die Geometrie der Sonotroden ist dabei abhängig von der durch den eingesetzten Schallgenerator bereitgestellten Frequenz und von der anstehenden Bearbeitungsaufgabe , d . h . z . B . , ob der Stator selbst in Schwingung versetzt wird und/oder das Harz und/oder eine Traverse und/oder das Becken .

In einer Aus führung werden die Vibrationen in den oder die Statoren über die Aufhängungen der Imprägnierhaken bei einer Tauchimprägnierung eingebracht . Dabei befinden sich im weitesten Sinne alle Aufhängungen an einer Vibrationsplatte bzw . Traverse , an der sie befestigt sind, z . B . gelagert bzw . fixiert sind . Die Befestigung ist so ausgestaltet , dass sich die Schwingungen bzw . Vibrationen von der Traverse in den Stator oder die Statoren übertragen lassen .

Alternativ kann dazu auch das Imprägnierharz die Vibrationen über das vibrierende Harzbecken aufnehmen oder eine (Ultra ) - Schallsonotrode befindet sich eingetaucht direkt oder gekapselt im Harzbecken .

Ähnlich verhält es sich beim Träufeln . Hier können über ein Spannfutter, das j eweils die Statoren aufnimmt , die Vibrationen in den Stator und damit das Imprägnierharz eingebracht werden .

Alternativ können beim Träufeln diese Vibrationen auch über Rollen, auf denen der Stator rolliert und welche z . B . über eine Sonotrode angeregt werden, in das System, d . h . das mit dem Imprägnierharz zu versehenden Wicklungssystem des Stators eingebracht werden .

Durch das Einbringen dieser Schwingungen in den Prozess des Träufel- oder Tauchimprägnierens wird im Falle eines thixotropierten Imprägnierharzes die Viskosität um die Dauer der Schalleinwirkung zuzüglich einer spezi fischen einstellbaren Latenz zeit reduziert , was dazu genutzt werden kann, ein Einfließen des Harzes in den Wicklungsraum der Nuten und/oder Wicklungskopf des Stators zu begünstigen .

Das Thixotropieradditiv setzt die Ruheviskosität nach oben . Die dynamische Viskosität entspricht dann im besten Fall der sonst homogenen Viskosität des nicht thixotropierten Materials . Es liegt also erfindungsgemäß während eines vorgebbaren Zeitraumes ein dünnflüssiges Material vor, dieses Material thixotropiert , wobei damit die Gelierzeit künstlich verkürzt wird . Es kann also per se ein durch das Thixotropieradditiv ( z . B . pyrogene Kieselsäure ) höherviskoses Imprägnierharz verwendet werden, was im Zyklus des Einfließens durch die Schwingungen verflüssigt wird . Durch Beendigung der mechanischen Schwingungen nach der Einfließphase kommt es zum Viskositätsanstieg, wodurch das Harz beim Austauchen (Kalttauchen oder Heißtauchen) oder nach der Träufelphase in der Gelierphase ( Träufelverfahren) im höheren Maße in der Wicklung verbleibt als bei herkömmlichen, nicht thixotropierten, Imprägnierharzen mit gleicher Verarbeitungsviskosität .

Der oder die Statoren verbleiben also nach Beendigung der Vibrationen noch eine vorgebbare Zeit im Tauchbad . Dabei erhöht sich die Viskosität des Imprägnierharzes , so dass beim Heraus ziehen des Stators aus dem Tauchbad sich keine Tropfenbildung am Stator bildet .

Bei den beanspruchten Verfahren, die das Träufel- oder Tauchimprägnieren beinhalten, weist das Imprägnierharz u . a . thixotropisches Verhalten auf , wobei dessen Viskosität infolge eines äußeren Einflusses ( z . B . Vibrationen) abnimmt und nach beendigter Beanspruchung wieder zumindest in die Ausgangsviskosität zurückkehrt .

Durch Vibrationen des Imprägnierharzes und/oder durch Vibrationen des mit Imprägnierharzes zu versehenem Stator, nimmt mit der Zeit die Viskosität des Imprägnierharzes ab . Nach Beendigung der Vibrationen steigt die Viskosität des Imprägnierharzes zeitabhängig wieder an, und geliert somit vergleichsweise schnell , um die weitere Verarbeitung des Stators einzuleiten bzw . zu ermöglichen . Während des Anstiegs der Viskosität verbleibt der Stator noch eine vorgebbare Zeit im Tauchbad .

Eine Thixotropierung des Imprägnierharzes wird u . a . durch Zugabe und Dispergieren von pyrogener Kieselsäure im Bereich zwischen 0 , 1- 0 , 5 vol . -% erreicht . Im Bereich der Träufelimprägnierung sind die rollierenden Statoren liegend ausgerichtet , d . h . die beabsichtigte Flussrichtung des Harzes ist hori zontal . Ein unerwünschtes Abtropfen des Harzes wird durch das Rollieren verhindert . Gerade bei vergleichsweise langen Blechpaketen des Stators (Nutlängen 20 cm und mehr ) ist ein thixotropiertes Imprägnierharz , welches durch Vibrationen des rollierenden Stators verflüssigt wird sinnvoll , da aufgrund der geringen Fließgeschwindigkeiten Fließ zeiten von mehreren 10 Minuten erreicht werden müssen und im Anschluss trotzdem ein möglichst rascher Visko- sitätsanstieg des Imprägnierharzes wünschenswert ist .

Bei herkömmlichen Verfahren kann das Gelierverhalten der Harze nicht ohne zusätzliche thermische Beaufschlagung allein bewerkstelligt werden .

Im Gegensatz dazu findet unser Imprägnierverfahren bei Umgebungstemperatur statt , was den Fertigungsprozess erheblich beschleunigt .

Zusätzlich zur Verflüssigung thixotropierter Imprägnierharze kommt es in den Zwischenräumen der Kupferwicklungen, innerhalb der Nuten des Stators zu peristaltischen Ef fekten, welche insbesondere bei im Wesentlichen hori zontal liegenden Nuten, wie es z . B . beim Träufelverfahren der Fall ist , die Fließgeschwindigkeit erhöhen . Dieser „Peristaltikpumpen"- Ef fekt verringert also bei gleicher Viskosität des Imprägnierharzes die Einfließ zeit in die Nut , bzw . kann höherviskose und/oder thixotropierte Harze diesbezüglich verbessern, so dass eine zügigere Viskositätserhöhung in der Gelierphase genutzt werden kann .

Dabei liegen mehrere Drähte des Wicklungssystems parallel , wobei j eder für sich schwingt . Dabei kommt es lokal zwischen den Drähten immer wieder zu Volumenverkleinerung und Volumenvergrößerungen ( in Form einer mehr oder weniger stehenden oder fließenden Welle ) , die diesen Pumpenef fekt bewirken . Dieses lässt das Medium z . B . das Imprägnierharz zumindest in geringem Umfang hin und her fließen ( os zillieren) , was zumindest über die Scherkraft den Thixotropieef f ekt bewirkt und ein Zerfließen auslöst . Dieser Ef fekt kann ggf . durch thermodynamische Prozesse unterstützt werden .

Den „Peristaltikpumpen"-Ef f ekt kann man sich auch als eine Art Wanderwellenef fekt einer sich fortbewegenden Welle an den Drähten vorstellen .

Die oben genannten Eigenschaften, insbesondere des Imprägnierharzes sind während des Imprägnierprozesses vorteilhaft , da vergleichsweise niedrigere Verarbeitungstemperaturen, insbesondere Umgebungstemperatur ( ca . 15 bis 50 ° C ) , günstigere Imprägnierharze , Verzicht auf einen Reaktivverdünner in den Imprägnierharzen und kürzere Zyklus zeiten bei der Imprägnierung der Statoren und damit der Herstellung der dynamoelektrischen Maschinen u . a . einen Kostenvorteil bei der Herstellung einer dynamoelektrischen Maschine schaf fen .

Die Fließgeschwindigkeit des Imprägnierharzes konnte bislang beim Träufeln nur über eine anlagentechnische Schrägstellung des zu beträufelnden Stators oder durch eine weitere Reduktion der Viskosität bewerkstelligt werden . Eine Schrägstellung bedeutet einen höheren Anlageninvest , da u . a . eine dementsprechende anzusteuernde und gelagerte Achse in einer Vorrichtung vorgesehen werden muss .

Eine Reduktion der Viskosität bei bisherigen Imprägnierharzen und ein Einsatz bei den bisherigen Verfahren zur Imprägnierung, ist u . a . chemisch sehr aufwändig . Dabei würde sich auch das Gelier- und Härtungsverhaltens des Harzes verschlechtern . Eine derartige chemische Veränderung eines Imprägnierharzes könnte nicht , wie die bisherigen Imprägnierharzes gehandhabt werden, wären nicht VOC-arm (Volatile Content ) und könnten wahrscheinlich die erforderlichen Wärmeklassen im Elektromaschinenbau nicht mehr einhalten . Ein Vorteil der Viskositätsveränderung des Imprägnierharzes sowie der „Pumpenef fekt" durch Vibration ist demnach, dass die rheologischen Eigenschaften des Imprägnierharzes im Verfahren sehr zeitgenau gesteuert werden können, sodass , wie oben beschrieben, ein Einfließen des Imprägnierharzes in das in der Nut positionierte Wicklungssystem zielgenau steuerbar ist . Dennoch ist im Anschluss an den Imprägnierprozess , also in dem Fall nach Abschalten der Vibrationen eine sehr zügige Viskositätserhöhung und Gelierung Imprägnierharzes vorhanden, die insbesondere noch im Tauchbad erfolgt . Dies ist durch alleinige Einstellung der Harzchemie nicht möglich .

An den optimierten Verfahrensprozess kann eine Vorrichtung oder Fertigungslinie in einfacher Art und Weise angepasst werden, indem das Imprägnierharz vorzugsweise thixotropiert ausgeführt wird und/oder Vibrationen während des Imprägnierprozesses in das Imprägnierharz und/oder den Stator eingeleitet werden .

Ein dementsprechend hergestellter Stator weist innerhalb seines Wicklungssystem eine homogene und nahezu einschluss freie Verteilung des Imprägnierharzes und somit eine möglichst hohe Harzaufnahme auf , was den Wirkungsgrad einer mit einem derartigen Stator versehenen dynamoelektrischen Maschine steigert .

Die Verwendung einer derartigen dynamoelektrischen Maschine , erfolgt vor allem in maritimen, industriellen oder nahrungstechnischen Bereichen, als Antrieb von Kompressoren, Verdichtern, Lüftern, Mischer oder Hil fsantrieben, wo es aufgrund der langen Lauf zeiten besonders auf den Wirkungsgrad der dynamoelektrischen Maschine ankommt .

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand prinzipiell dargestellter Aus führungsbeispiele näher erläutert , darin zeigen :

FIG 1 eine dynamoelektrische Maschine , FIG 2 ein Teilquerschnitt eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine ,

FIG 3 Abschnitte einer prinzipiell dargestellte Fertigungslinie für Statoren dynamoelektrischer Maschinen,

FIG 4 ein Becken mit Imprägnierharz und darin eingelassene Sonotroden,

FIG 5 ein Becken mit Imprägnierharz und daran angeordnete Sonotroden,

FIG 6 ein Becken mit Imprägnierharz und an einer Traverse angeordnete Sonotroden,

FIG 7 ein Becken mit Imprägnierharz und mit an Aufhängungen angeordneten Sonotroden,

FIG 8 ein Becken mit Imprägnierharz und darin eingelassene Statoren mit an den Statoren angeordneten Sonotroden,

FIG 9 Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf der Viskosi- tat .

Es sei angemerkt , dass sich Begri f fe wie „axial" , „radial" , „tangential" etc . auf die in der j eweiligen Figur bzw . im j eweils beschriebenen Beispiel zum Einsatz kommende Achse 11 beziehen . Mit anderen Worten beziehen sich die Richtungen axial , radial , tangential stets auf eine Achse 11 des Rotors 9 und damit auf die entsprechende Symmetrieachse des Stators 2 . Dabei beschreibt „axial" eine Richtung parallel zur Achse 11 , „radial" beschreibt eine Richtung orthogonal zur Achse 11 , auf diese zu oder auch von ihr weg, und „tangential" ist eine Richtung, die in konstantem radialem Abstand zur Achse 11 und bei konstanter Axialposition kreis förmig um die Achse 11 herum gerichtet ist . Der Ausdruck „in Umfangsrichtung" ist mit „tangential" gleichzusetzen .

In Bezug auf eine Fläche , bspw . eine Querschnitts fläche , beschreiben die Begri f fe „axial" , „radial" , „tangential" etc . die Orientierung des Normalenvektors der Fläche , d . h . desj enigen Vektors , der senkrecht auf der betrof fenen Fläche steht . Unter dem Ausdruck „koaxiale Bauteile" , bspw . koaxiale Komponenten wie Rotor 9 und Stator 2 , werden hier Bauteile verstanden, die gleiche Normalenvektoren aufweisen, für die also die von den koaxialen Bauteilen definierten Ebenen parallel zueinander sind . Des Weiteren soll der Ausdruck beinhalten, dass die Mittelpunkte koaxialer Bauteile auf der gleichen Rotations- bzw . Symmetrieachse liegen . Diese Mittelpunkte können j edoch auf dieser Achse ggf . an verschiedenen axialen Positionen liegen und die genannten Ebenen also einen Abstand >0 voneinander haben . Der Ausdruck verlangt nicht zwangsläufig, dass koaxiale Bauteile den gleichen Radius haben .

Der Begri f f „komplementär" meint im Zusammenhang mit zwei Komponenten, welche „komplementär" zueinander sind, dass ihre äußeren Formen derart ausgestaltet sind, dass die eine Komponente vorzugsweise vollständig in der zu ihr komplementären Komponente angeordnet werden kann, so dass sich die innere Oberfläche der einen Komponente und die äußere Oberfläche der anderen Komponente idealerweise lückenlos bzw . voll flächig berühren . Konsequenterweise ist also im Falle von zwei zueinander komplementären Gegenständen die äußere Form des einen Gegenstandes durch die äußere Form des anderen Gegenstandes festgelegt . Der Begri f f „komplementär" könnte durch den Begri f f „invers" ersetzt werden .

Der Übersichtlichkeit wegen werden in den Figuren teilweise in den Fällen, in denen Bauteile mehrfach vorhanden sind, häufig nicht sämtliche dargestellten Bauteile mit Bezugs zeichen versehen .

Die beschriebenen Aus führungen können beliebig kombiniert werden . Ebenso sind auch Einzelmerkmale der j eweiligen Ausführungen kombinierbar, ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen .

FIG 1 zeigt eine dynamoelektrische Maschine 1 mit einem Stator 2 , wobei der Stator 2 einen elektromagnetisch leitfähigen Körper, insbesondere ein Blechpaket 3 aufweist , das in Nuten 4 , die zu einem Luftspalt 12 der dynamoelektrische Maschine 1 gewandt sind ein Wicklungssystem 6 aufweist . Bei diesem Wicklungssystem 6 verlaufen die Wicklungsdrähte 15 axial innerhalb den Nuten 4 und bilden an den Stirnseiten des Blechpaketes 3 Wickelköpfe 7 aus . Zwischen den Wicklungsdrähten 15 einer Nut 4 sind Zwischenräume 8 vorhanden, die durch einen Imprägnierungsvorgang ausgefüllt werden, so dass das Wicklungssystem 6 u . a . positionsgenau angeordnet bleibt .

Von dem Stator 2 durch den Luftspalt 12 beabstandet , ist ein Rotor 9 drehfest mit einer Welle 10 verbunden und drehbar um eine Achse 11 angeordnet . Der Rotor 9 kann als Kurzschlussläufer oder als permanenterregter Rotor ausgeführt sein .

Innerhalb der Nut 4 zwischen den Wicklungsdrähten 15 und im Wickelkopf 7 ist ein Imprägnierharz 33 vorzusehen, das über einen Nutschlitz 14 und/oder den axialen Nutquerschnitt bzw . über den Wickelkopf 7 zugeführt wird und die Zwischenräume 8 aus füllt .

FIG 2 zeigt in einem Teilquerschnitt den Stator 2 mit beispielhaft drei dargestellten Nuten 4 . Zwischen den Nuten 4 ist j eweils ein Zahn 13 des Blechpakets 3 vorzusehen . Die Nuten 4 verengen sich Richtung Luftspalt 12 zu einem Nutschlitz 14 , wobei der Nutquerschnitt durch die beispielhaft dargestellten Wicklungsdrähte 15 eingenommen wird . In die Zwischenräume 8 zwischen den Wicklungsdrähten 15 ist das Imprägnierharz 33 einzubringen .

FIG 3 zeigt eine prinzipiell dargestellte Fertigungslinie 27 zur Imprägnierung von Statoren 2 . Dabei stellt sich der prinzipielle Ablauf wie folgt dar : In einem Abschnitt Bestückung 29 erfolgt ein Positionieren von Statoren 2 an einer Aufhängung 24 , die wiederum an einer Traverse 23 angeordnet sind . Die Aufhängung 24 kann dabei starr mit der Traverse 23 verbunden sein oder über Haken 32 dort angeordnet werden . In einer nächsten Station erfolgt ein Tauchvorgang 30 , dabei werden die an der Aufhängung 24 positionierten Statoren 2 in ein Becken 21 mit Imprägnierharz 33 mit einem vorgebbaren Hub 28 eingelassen, so dass eine Bedeckung des gesamten Stators 2 erfolgt . Durch Vibrationen 34 wird nunmehr das Imprägnierharz 33 veranlasst die Zwischenräume 8 zwischen den Wicklungsdrähten 15 einer Nut 4 einzunehmen . Dieser Vorgang wird in den folgenden Figuren näher beschrieben .

Die Vibrationen 34 werden dabei direkt an bzw . über den j eweiligen Stator 2 bzw . dessen Blechpaket , an seiner Aufhängung an einer Traverse oder über die Traverse selbst in das Imprägnierharz übertragen .

Ergänzend oder alternativ dazu können diese Vibrationen 34 über das Tauchbad und/oder über den Beckenrand in den Stator 2 bzw . das Imprägnierharz übertragen werden .

Die daran anschließenden Schritte sind eine Abtropfung 31 der mit Imprägnierharz 33 versehenen Statoren 2 und eine optionale Aufhei zung 26 dieser Statoren 2 beispielsweise in einem Ofen 26 .

FIG 4 zeigt die Imprägnierung der an der Traverse 23 angeordneten Statoren 2 durch einen Tauchvorgang 30 , bei dem die Statoren 2 in das Imprägnierharz 33 eingetaucht werden . Um nunmehr den Vorgang der Imprägnierung zu beschleunigen, und sämtliche Zwischenräume 8 im Wicklungssystem 6 mit Imprägnierharz 33 zu beaufschlagen, wird nunmehr über Sonotroden 20 das Imprägnierharz 33 in Schwingungen versetzt . Dabei sind Frequenzen zwischen 20 und 30 kHz besonders geeignet . Auch die Anordnung der Sonotroden und damit die Schwingungsrichtung im Imprägnierharz 33 verbessert die Befüllung der Zwischenräume 8 , j e nachdem wie die Schwingungsrichtung der Vibrationen 34 ist . Besonders vorteilhaft ist , wenn die Sonotroden 20 derart angeordnet sind, dass sich peristaltische Pumpenef fekte des Imprägnierharzes 33 in die Zwischenräume 8 einstellen . Besonders vorteilhaft wirken diese Vibrationen 34 bei thixotropiertem Imprägnierharz 33 , wie dies in den Erläuterungen zu FIG 9 näher beschrieben und dargelegt wird .

In FIG 5 sind diese Sonotroden 20 am Beckenrand 22 angeordnet , was die Reinigung der Sonotroden 20 wesentlich vereinfacht . Auch über die Anordnung am Beckenrand 22 kann die Schwingungsrichtung im Imprägnierharz beeinflusst werden . Ansonsten entspricht der Aufbau der Aus führung gemäß FIG 4 .

FIG 6 zeigt eine weitere Aus führung des Tauchvorganges 30 , wobei eine Sonotrode 20 ihre Schwingungen in die Traverse 23 überträgt und diese in die Aufhängungen 24 gelangen und dort zu Schwingungen und Vibrationen 34 am Stator 2 führen . Damit wird ebenfalls erreicht , dass das Imprägnierharz 33 in die Zwischenräume 8 gelangt .

Auch das Anbringen von Sonotroden 20 direkt an der Aufhängung 24 gemäß FIG 7 oder direkt am Blechpaket 3 innerhalb des Tauchbades 30 gemäß FIG 8 führt zu Schwingungen des Stators 2 und letztlich dazu, dass das Imprägnierharz 33 in die Zwischenräume 8 gelangt .

FIG 9 zeigt in einem Diagramm einen möglichen zeitlichen Ablauf 43 mit dem Vorgang des Imprägnierens , Gelierens und des Aufhei zens unter der Berücksichtigung der in den einzelnen zeitlichen Abschnitten ( 35-37 ) vorhandenen Viskosität 42 unterschiedlicher Harze 38-39 . Dabei stellt des zeitliche Abschnitt 35 die zeitliche Einwirkung der Schwingungen bzw . Vibrationen 34 dar . Der zeitliche Abschnitt 36 stellt die Gelierphase dar . Der zeitliche Abschnitt 37 stellt die Nachbehandlung z . B . , in einem Ofen 26 dar .

Ansonsten erfolgt der Imprägnierprozess bei Umgebungstemperatur .

Ein Harz 38 weist eine hohe Viskosität auf , so dass ein Eindringen in die Zwischenräume 8 vergleichsweise schwierig ist . Harz 39 weist eine vergleichsweise geringe Viskosität auf , was das Eindringen in die Zwischenräume 8 erleichtert , j edoch die Gelierphase verlängert . Besonders günstig ist das thixotropierte Harz 40 , das unter Einwirken von Vibrationen 34 seine Viskosität maßgeblich verringert , j edoch nach Beendigung der Vibrationen 34 vergleichsweise schnell - schneller als die Harze 38 , 39 - wieder eine hohe Viskosität erhält . Um auch eine Tropfbildung am Stator 2 beim Heraus ziehen zu vermeiden, werden die Vibrationen 34 abgeschalten, während der Stator 2 noch eine vorgebbare Zeit im Tauchbad verharrt und die Gelierphase zumindest begonnen hat . Erst danach wird der Stator 2 aus dem Tauchbad genommen .

Durch das Einbringen dieser Schwingungen in den Prozess des Träufel- oder Tauchimprägnierens wird im Falle eines thixotropierten Imprägnierharzes 33 die Viskosität 42 während der Dauer der Schalleinwirkung bzw . Schwingungen, zuzüglich einer spezi fischen Latenz zeit reduziert , was dazu genutzt werden kann, ein Einfließen des Imprägnierharz 33 in den Wicklungsraum der Nuten 4 und/oder Wicklungskopf 7 des Stators 2 , insbesondere die Zwischenräume 8 zu begünstigen .

Es kann also per se ein durch ein Thixotropieradditiv ( z . B . pyrogene Kieselsäure ) höherviskoses Imprägnierharz 40 verwendet werden, was im Zyklus des Einfließens durch die Schwingungen verflüssigt wird . Durch Beendigung der mechanischen Schwingungen nach der Einfließphase kommt es zum Viskositätsanstieg, wodurch das Harz 40 beim Austauchen (Kalttauchen/ Heißtauchen) oder nach der Träufelphase in der Gelierphase ( Träufelverfahren) im höheren Maße in der Wicklung verbleibt als bei herkömmlichen, nicht thixotropierten, Harzen mit gleicher Verarbeitungsviskosität .

Das Verfahren zur Imprägnierung von Statoren 2 ist besonders vorteilhaft , wenn das Imprägnierharz 33 u . a . thixotropisches Verhalten aufweist , wobei die Viskosität 42 infolge eines äußeren Einflusses ( z . B . Vibrationen 34 ) abnimmt und nach beendigter Beanspruchung wieder zumindest in die Ausgangsviskosi- tat zurückkehrt , insbesondere wenn der Stator 2 noch eine vorgebbare Zeit im Tauchbad verbleibt . Dieses Verfahren kann sogar bei Umgebungstemperatur durchgeführt werden .

Durch Vibrationen 34 des Imprägnierharz 33 über das Imprägnierharz 33 selbst oder durch Vibrationen 34 des Stators 2 nimmt somit mit der Zeit die Viskosität 42 ab - nach Beendigung der Vibrationen 34 steigt die Viskosität 42 des Imprägnierharzes 33 zeitabhängig wieder an .

Erfindungsgemäß werden dabei in einer Aus führungs form einer oder mehrere - auch unterschiedliche ( axiale Länge , Durchmesser etc . ) Statoren 2 - zusammen oder getrennt den oben beschriebenen Vibrationen 34 im Tauchbad ausgesetzt . Es wird insbesondere ein mit einem Thixotropieradditiv ( z . B . pyrogene Kieselsäure ) versehenes höherviskoses Imprägnierharz 40 verwendet . Nach Abschalten der Vibrationen 34 verbleiben die Statoren 2 j eweils für eine vorgebbare Zeit noch im Tauchbad, um die Gelierphase zumindest zu beginnen . Das Verfahren wird vorteilhafterweise bei Umgebungstemperatur durchgeführt .

Thermische zusätzliche Prozesse können ggf . das Imprägnierverfahren ergänzen .

Die Verwendung von derartig imprägnierten Statoren 2 findet vor allem bei dynamoelektrischen Maschine 1 statt , die vor allem in maritimen, industriellen oder nahrungstechnischen Bereichen, als Antrieb von Kompressoren, Verdichtern, Lüftern, Mischer Hebezeugen oder Hil fsantrieben eingesetzt werden, wo es u . a . aufgrund der langen Lauf zeiten dieser dynamoelektrischen Maschinen 1 besonders auf den Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit dieser dynamoelektrischen Maschinen 1 ankommt .