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Title:
TESTING METHOD AND DEVICE FOR INSULATING LAYERS IN WINDING GROOVES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/006150
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a testing method for the nondestructive testing of the insulating quality of an insulating layer (4) applied to the surfaces of a winding groove (5) of an electromotive stator or rotor component (3) for the electrical insulation thereof and also relates to a testing device for carrying out this testing method. The test is carried out by means of a probe (1) geometrically adapted to the winding groove (5), with a testing voltage being applied between the probe (1) and the stator or rotor component (3) for the purpose of carrying out the test. At the same time, the electrical voltage and the strength of the electrical current between the probe (1) and the stator or rotor component (3) are measured and, on the basis of the measured values, the occurrence of a voltage breakdown, a partial discharge or a leakage current is detected. The testing method and the testing device are suitable in particular for assessing the quality of the insulating layers (4) during the production of plastic-coated stator or rotor components (3), for identifying defects or inhomogeneities in the insulating layers (4) and for indirectly determining the insulating layer thickness and/or the insulating quality.

Inventors:
ZINK OLIVER (DE)
BISCHOF ROBERT (DE)
Application Number:
PCT/DE2022/100531
Publication Date:
February 02, 2023
Filing Date:
July 21, 2022
Export Citation:
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Assignee:
GDG GERAETEBAU GES MIT BESCHRAENKTER HAFTUNG (DE)
International Classes:
G01M3/40; G01R31/12; G01R31/50; G01R31/72; H02K3/32; H02K3/34; H02K15/10
Foreign References:
US20140368233A12014-12-18
US5546008A1996-08-13
JPS63253838A1988-10-20
US4949001A1990-08-14
EP1541315A12005-06-15
EP0482229A11992-04-29
DD287877A51991-03-14
Attorney, Agent or Firm:
WERNER, André (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung der Isolationsqualität einer zur elektri schen Isolation in einer Wicklungsnut (5) eines elektromotorischen Stator- oder Ro torbauteils (3) auf den Nutoberflächen aufgebrachten Isolationsschicht (4) innerhalb mindestens eines zu prüfenden Abschnitts der Wicklungsnut (5), gekennzeichnet durch die Verwendung einer in der Wicklungsnut (5) längsverschieblich positionier baren, elektrisch leitfähigen Sonde (1), deren Querschnittsgeometrie innerhalb des zu prüfenden Abschnitts der Wicklungsnut (5) passend zur Querschnittsgeometrie der mit der Isolationsschicht (4) versehenen Wicklungsnut (5) ausgebildet ist, wobei das Prüfverfahren mindestens einen eine vorgegebene Messzeit dauernden Prüfschritt umfasst, der das Anlegen einer elektrischen Prüfspannung zwischen der Sonde (1 ) und dem Stator- oder Rotorbauteil (3), das Messen der elektrischen Spannung und der elektrischen Stromstärke zwi schen der Sonde (1) und dem Stator- oder Rotorbauteil (3), sowie das Detektieren des Auftretens eines Spannungsdurchschlages, einer Teilentla dung oder eines Leckstroms beinhaltet.

2. Prüfverfahren nach Anspruch 1 , umfassend mehrere der Prüfschritte, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfspannung in aufeinanderfolgenden Prüfschritten erhöht wird, bis das Auftreten eines Spannungsdurchschlages, einer Teilentladung oderei nes Leckstroms detektiert wird.

3. Prüfverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Prüfschritte in mehreren, nacheinander angefahrenen zu prüfenden Abschnitten der Wicklungsnut (5) durchgeführt werden, wobei die Sonde (1) jeweils in dem nächstfolgenden zu prüfenden Abschnitt durch eine Längsverschiebung (6) innerhalb der Wicklungsnut (5) positioniert wird.

4. Prüfvorrichtung zur Durchführung des Prüfverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Prüfvorrichtung einen elektrisch leitfähigen Sondenträger (2) sowie die am Sondenträger (2) befestigte und elektrisch mit diesem verbundene, elektrisch leitfähige Sonde (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (1) eine starre Geometrie besitzt, deren Querschnittsgeometrie so an die Querschnittsgeo metrie der mit der Isolationsschicht (4) versehenen Wicklungsnut (5) angepasst ist, dass die Sonde (1) bei Einfügen in die mit der Isolationsschicht (4) versehene Wick lungsnut (5) eine Spielpassung ausbildet.

5. Prüfvorrichtung zur Durchführung des Prüfverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Prüfvorrichtung einen elektrisch leitfähigen Sondenträger (2) sowie die am Sondenträger (2) befestigte und elektrisch mit diesem verbundene, elektrisch leitfähige Sonde (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (1) eine formvariable Geometrie besitzt, wozu die Sonde (1) eine Hülle aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer aufweist.

6. Prüfvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Hülle der Sonde (1) eine expandierbare Elastomermembran ist.

7. Prüfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvor richtung eine über den Sondenträger (2) mit der Sonde (1) gekoppelte Pneumatikein heit aufweist, mittels der die elastomere Hülle der Sonde (1) durch Innendruckbeauf schlagung expandierbar ist.

8. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sondenträger (2) stabförmig ausgebildet ist, wobei an einem Stabende des stabförmigen Sondenträgers (2) die Sonde (1) in Form eines Sondenkopfs ange bracht ist.

9. Prüfvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner eine Positioniereinheit zur Längsverschiebung (6) der am Sondenträger (2) ange brachten Sonde (1) innerhalb der Wicklungsnut (5) aufweist.

10. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (1) als langgestreckter Sondenkörper mit einer mindestens der Länge der zu prüfenden Wicklungsnut (5) entsprechenden Sondenlänge ausgebildet ist.

- Es folgt eine Seite Zeichnungen -

Description:
Prüfverfahren und -Vorrichtung für Isolationsschichten in Wicklungsnuten

Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung der Isolations qualität einer zur elektrischen Isolation in einer Wicklungsnut eines elektromotori schen Stator- oder Rotorbauteils auf den Nutoberflächen aufgebrachten Isolations schicht sowie eine Prüfvorrichtung zur Durchführung dieses Prüfverfahrens. Das Prüfverfahren und die Prüfvorrichtung eignen sich insbesondere zur Qualifizierung der Isolationsschichten im Rahmen der Fertigung von kunststoffbeschichteten Stator oder Rotorbauteilen, zur Identifikation von Fehlstellen oder Inhomogenitäten in den Isolationsschichten sowie zur indirekten Bestimmung der Isolationsschichtdicke und/oder der Isolationsgüte.

Stator- oder Rotorbauteile von Elektromotoren - meist sind diese Bauteile zur Unter drückung von Wirbelströmen als Blechpakete ausgeführt - besitzen bei einer Reihe von Bauarten längs der Motordrehachse in die Oberfläche eingebrachte Nuten, in de nen die zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfeldes dienenden Induktionsspulen bzw. Wicklungen, d. h. elektrische Leiter, eingelegt sind. Um Masseschlüsse zu ver meiden, ist es erforderlich, die stromführenden Leiter der Wicklungen vom Stator oder Rotorbauteil hochspannungsfest zu isolieren. Herkömmlicherweise werden die Isoliermaterialien, zum Beispiel Papiereinlagen, Kunststofffolien oder Isolationskap pen, passgenau in die Wicklungsnuten eingesetzt.

Alternativ können die Wicklungsnuten der Stator- oder Rotorbauteile zur elektrischen Isolation mit einer Isolationsschicht beschichtet sein. Dazu ist die beispielsweise aus einem urformbaren Kunststoff, einem Pulver oder einem Lack hergestellte Isolations schicht auf die Nutoberflächen, also auf den Nutflanken und im Nutgrund, aufge bracht. Als Verfahren zum Aufbringen isolierender Kunststoffe eignen sich zum Bei spiel das elektrostatische Pulverbeschichten oder die Spritzgussverfahren. Das Auf bringen solcher kunststoffbasierter Isolationsschichten in den Wicklungsnuten von Elektromotorenstatoren beschreiben u. a. EP 1 541 315 A1 und DE 102021 119986.7.

Infolge von herstellungs- oder betriebsbedingt entstandenen Fehlstellen oder Inho mogenitäten in der Isolationsschicht kann es während des Motorenbetriebs zu Span- nungsdurchschlägen - oder als Vorstufe - zu Teilentladungen in der Isolation kom men. Um solche zu Funktionsstörungen (bis hin zum Ausfall) der Elektromotoren füh renden Effekte zu vermeiden, ist es vor allem mit Blick auf die hohen Qualitätsanfor derungen im Bereich der Elektromobilität ebenso zweckmäßig wie wirtschaftlich, die Isolationsschichten hinsichtlich ihrer Spannungs- und/oder Teilentladungsfestigkeit frühzeitig im Fertigungsablauf, d. h. vor material- und zeitintensiven Fertigungsschrit ten, prüfen zu können bzw. zielgenau Schichtfehler oder Schichtinhomogenitäten zu identifizieren.

Ein Verfahren zur Qualitätsprüfung der Isolation in Wicklungsnuten mittels einer fahr baren Sonde beschreibt EP 0482229 A1. Dieses Verfahren wird unter Nutzung der eingesetzten Wicklungen durchgeführt; eine frühzeitige Qualitätsprüfung - vor dem vergleichsweise aufwendigen Einbringen der Wicklungen in die Wicklungsnuten - er möglicht dieses Verfahren nicht.

Ein prinzipielles, auf der Detektion von Teilentladungen basierendes Prüfverfahren zum Nachweis von Fehlern in der Nut- oder Phasenisolierung von Niederspannungs maschinen offenbart DD 287877 A1.

Keines der bekannten Prüfverfahren ermöglicht eine frühzeitig im Fertigungsprozess ansetzende Prüfung der Isolationsschichten in den Wicklungsnuten elektromotori scher Stator- oder Rotorbauteile. Etablierte zerstörungsfreie Prüfverfahren und die hierbei zum Einsatz kommenden handelsüblichen Prüfvorrichtungen sind aufgrund der schlechten Zugänglichkeit der meist langen und schmalen Wicklungsnuten für die Prüfung von Isolationsschichten in den Wicklungsnuten allenfalls im Labormaß stab anwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Prüfverfahren sowie eine zur Durchführung des Prüfverfahrens dienende Prüfvorrichtung bereitzustellen, die eine frühzeitig im Ferti gungsprozess anwendbare, in kurzen Prüfzeiten durchführbare, zerstörungsfreie Qualitätsprüfung der in einer Wicklungsnut eingebrachten Isolationsschicht in Bezug auf deren Spannungsfestigkeit und/oder Teilentladungsfestigkeit ermöglicht. Das zer störungsfreie Prüfverfahren bzw. die Prüfvorrichtung sollen direkt integriert in den Fertigungsprozess der Stator- oder Rotorbauteile, zum Beispiel zur 100 %-Qualitäts- kontrolle der Isolationsschicht im unmittelbaren Anschluss an die Beschichtung, oder in einem produktionsnahen Umfeld, insbesondere zur Detektion und Lokalisierung von Fehlstellen oder Inhomogenitäten der Isolationsschicht, einsetzbar sein. Die Prü fung soll vor dem Einlegen der Wicklung, d. h. in der beschichteten Wicklungsnut, in der elektrischen Leiter noch nicht eingebracht ist, erfolgen, also in einem Prozess schrift, der einen einfachen Zugang zu den beschichteten Nutoberflächen gewähr leistet.

Diese Aufgabe wird durch das Prüfverfahren nach Anspruch 1 sowie die Prüfvorrich tung nach den Ansprüchen 4 oder 5 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin dung sind in den Ansprüchen 2 und 3 sowie 6 bis 10 aufgeführt.

Nach Maßgabe der Erfindung wird das Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung der Isolationsqualität einer zur elektrischen Isolation in einer Wicklungsnut eines elektromotorischen Stator- oder Rotorbauteils auf den Nutoberflächen aufgebrachten Isolationsschicht innerhalb mindestens eines zu prüfenden Abschnitts der Wicklungs nut unter Verwendung einer in der Wicklungsnut längsverschieblich positionierbaren, elektrisch leitfähigen Sonde durchgeführt. Die Querschnittsgeometrie der Sonde ist zumindest innerhalb des zu prüfenden Abschnitts der Wicklungsnut passend zur Querschnittsgeometrie der mit der Isolationsschicht versehenen Wicklungsnut aus gebildet, d. h., im Querschnitt der Wicklungsnut liegt die Außenkontur der Sonde an der gesamten Kontur der Nut an.

Unter dem Begriff der Wicklungsnut sind im Kontext der vorliegenden Offenbarung Nuten für elektrische Leiter im Allgemeinen zu verstehen. Die in die Wicklungsnut einzulegenden elektrischen Leiter können zum Beispiel Drähte, Stäbe oder auch ad ditiv gefertigte Leiterelemente sein. Die Wicklungsnuten können ferner sowohl offen als auch geschlossen ausgebildet sein. So kann die Isolationsschicht beispielsweise als geschlossene Nutisolation aufgebaut sein, um die in der Wicklungsnut einzubrin genden elektrischen Leiter kanalartig zu umschließen.

Das Prüfverfahren umfasst im zu prüfenden Abschnitt der Wicklungsnut mindestens einen Prüfschritt, der in einer vorgegebenen Messzeit durchgeführt wird. Diese Messzeit liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1 Sekunde. Der einzelne Prüf schritt beinhaltet das Anlegen einer elektrische Prüfspannung zwischen der Sonde und dem Stator- oder Rotorbauteil, das Messen der elektrischen Spannung und der elektrischen Stromstärke zwischen der Sonde und dem Stator- oder Rotorbauteil so wie das Detektieren des Auftretens eines Spannungsdurchschlages, einer Teilentla dung oder eines Leckstroms. Unter einem Leckstrom soll vorliegend ein nicht ver nachlässigbarer Stromfluss zwischen der Sonde und dem Stator- oder Rotorbauteil verstanden werden.

Die angelegte Prüfspannung ist regelmäßig eine Hochspannung, d. h. eine elektri sche Spannung oberhalb von 1 kV. Die vorgegebenen Prüfparameter sind die (Höhe der) Prüfspannung und die Messzeit. Die Prüfspannung kann eine Gleich- oder eine Wechselspannung sein. Bei Anlegen einer Wechselspannung als Prüfspannung wird die Wechselspannungsfrequenz als weiterer Prüfparameter vorgegeben. Weiter vor- gebbare Prüfparameter sind die Anstiegszeit- und/oder die Abfallzeit der Gleich- oder Wechselspannung.

Die als Messgröße erfasste elektrische Spannung ist bei Gleichspannung die elektri sche Spannung und bei Wechselspannung die effektive elektrische Spannung; die als Messgröße erfasste elektrische Stromstärke ist bei Gleichspannung die elektri sche Stromstärke und/oder Spitzenstromstärke und bei Wechselspannung die effek tive elektrische Stromstärke und/oder Spitzenstromstärke.

Das Auftreten eines Spannungsdurchschlages wird bei Erreichen eines vorgegebe nen Grenz- bzw. Schwellwertes angezeigt, zum Beispiel eines maximalen Stromstär kewertes oder eines minimalen Widerstandswertes. Zur Detektion von Teilentladun gen dienen die Spitzenströme. Die Spitzenströme können diskret erfasst, und insbe sondere phasenrichtig aufgezeichnet werden. Anhand der Phasenlage der Teilentla dung bilden sich Cluster, deren Form zur Bestimmung der Art von Isolationsfehlern herangezogen werden kann.

Ferner kann die Prüfspannung als Impulsspannung angelegt werden, wobei neben der Höhe des Spannungsausschlags als Messgröße zusätzlich die Anstiegszeit und/oder die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit ermittelt werden können.

Des Weiteren können durch zeitabhängige Erfassung der elektrischen Spannung und/oder der elektrische Stromstärke Spannungs-Zeit-Kurven bzw. Stromstärke-Zeit- Kurven generiert werden, deren Kurvenform als Grundlage für weitere Analysen in Bezug auf Signal- und Parameterschätzungen herangezogen werden kann.

Die Prüfvorrichtung zur Durchführung des vorgeschlagenen Prüfverfahrens umfasst einen elektrisch leitfähigen Sondenträger sowie die am Sondenträger befestigte und elektrisch mit diesem verbundene elektrisch leitfähige Sonde. Die Sonde kann ent weder eine starre (formgebundene) oder eine formvariable Geometrie, zum Beispiel in einer Ausbildung als Ballon oder Schlauch, aufweisen.

Um im Fall der starren Sonde die Anpassung an die Querschnittsgeometrie der Wicklungsnut sicherzustellen, ist die Querschnittsgeometrie der Sonde so an die Querschnittsgeometrie der mit der Isolationsschicht versehenen Wicklungsnut ange passt ist, dass die Sonde beim Einfügen in die mit der Isolationsschicht versehene Wicklungsnut eine Spielpassung ausbildet. Unter Spielpassung soll vorliegend eine fachüblich mit geringem Spiel konstruierte und ausgeführte Passung von Sonde und beschichteter Wicklungsnut verstanden werden, sodass die Sonde kippungsfrei längs der Wicklungsnut führbar ist und - allenfalls durch den Toleranzspalt getrennt - im Querschnitt umfänglich an den Nutflanken und im Nutgrund anliegt.

Die Sonde mit der formvariablen Geometrie kann zum selben Zweck eine Hülle aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer aufweisen. Solche elektrisch leitfähigen Elastomere sind beispielsweise Elastomere mit eingelagerten leitfähigen Füllstoffpar tikeln, zum Beispiel Silikonelastomere mit eingelagerten Graphitpartikeln. Leitfähige Elastomere sind auch unter dem Begriff Leitgummi bekannt.

Die Formanpassung an die Geometrie der Wicklungsnut kann durch ein geringfügi ges Übermaß der Sondengeometrie erreicht werden. Die Sonde legt sich durch die gummielastische Deformation der elastomeren Hülle beim Einführen in die Wick lungsnut an deren Kontur an.

Die Konturadaption kann alternativ auch durch eine Sonde mit einem geringfügigen Untermaß der elastomeren Hülle realisiert werden, wobei die elastomere Hülle der Sonde nach dem Einbringen in die Wicklungsnut expandiert wird. Die Sonde mit formvariabler Geometrie kann darüber hinaus durch eine federelasti sche Konstruktion (zum Beispiel als ein federndes Spreizelement) ausgeführt sein, wodurch ebenfalls eine selbsttätige Konturanpassung an die Nutgeometrie ermög licht ist.

Mittels des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens bzw. der Prüfvorrichtung können die Spannungsfestigkeit und/oder die Teilentladungsfestigkeit, und darauf aufbauend die Schichtqualität sowie (indirekt) die Schichtdicke der in die Wicklungsnut eingebrach- ten Isolationsschicht bestimmt werden, und zwar bevor es zu einer nachfolgenden Nutzung, Weiterverarbeitung oder Anwendung der isolierten, beschichteten Bauteile kommt. Isolationsschäden, zu geringe Schichtdicken, minderwertige Schichteigen schaften, fehlerhafte Beschichtungen etc. sind zerstörungsfrei im Vorfeld identifizier bar, sodass defekte Bauteile unmittelbar aus dem Herstellungsprozess ausge schleust werden können.

Zusätzlich können Parameter zu den vorangegangenen Isolationsherstellungs-, Be- schichtungs- oder Schichtherstellungsverfahren abgeleitet werden. Anhand der erho benen Daten zur Spannungsfestigkeit und/oder Teilentladungsfestigkeit können Rückschlüsse zur Einbringung der Nutisolation gezogen werden und mögliche Fein korrekturen des Isolierprozesses, insbesondere beim Pulverbeschichten oder Spritz gussverfahren, vorgenommen bzw. der Abnutzungsgrad der Werkzeugkomponenten ermittelt werden. Gleichzeitig können die Daten zur Spannungsfestigkeit dem jeweili gen Stator- oder Rotorbauteil zugeordnet werden und damit eine Klassifizierung der Leistungsbereiche und -grenzen vorgeben. Isolationsschwächen bzw. -Inhomogeni täten können u. a. durch Auswertung der hochfrequenten Anteile im Leckstrom iden tifiziert werden.

Neben der Feststellung der Spannungs- oder Teilentladungsfestigkeit kann im Rah men der Durchführung des Prüfverfahrens auch der Isolationswiderstand aus der ge messenen Spannung und der gemessenen Stromstärke ermittelt werden.

Die geometrisch an die Wicklungsnut angepasste Sonde ermöglicht es, bei Positio nierung der Sonde in einem spezifischen zu prüfenden Abschnitt der Wicklungsnut die gesamte Isolationsschicht in diesem zu prüfenden Abschnitt integral zu prüfen. Der zu prüfende Abschnitt muss mit der Sonde nur einmal angefahren werden, ohne die Nutkontur an verschiedenen umfänglichen Punkten abtasten zu müssen.

Um eine Wicklungsnut in der gesamten Länge zu prüfen, kann die Prüfung in mehre ren, nacheinander angefahrenen zu prüfenden Abschnitten der Wicklungsnut durch geführt werden. Hierzu wird die Sonde jeweils in dem nächstfolgenden zu prüfenden Abschnitt durch eine Längsverschiebung innerhalb der Wicklungsnut positioniert.

Zu einer solchen Längsverschiebung der am Sondenträger angebrachten Sonde in nerhalb der Wicklungsnut kann die Prüfvorrichtung eine Positioniereinheit aufweisen. Die Positioniereinheit (auch Vorschubeinheit) ist beispielsweise ein Schrittmotor, ein Servomotor und/oder ein Schraubgetriebe. Die Positioniereinheit gewährleistet in Kombination mit der an die Wicklungsnut geometrisch angepassten Sonde die exakte Führung der Sonde in der Wicklungsnut während der Längsverschiebung.

Die Prüfvorrichtung kann ferner eine Messelektronik zur Erfassung der Messwerte sowie eine Verarbeitungs- und Steuerungseinrichtung zur Datenverarbeitung, Daten anzeige und Ansteuerung der Positioniereinheit umfassen. Die Verarbeitungs- und Steuerungseinrichtung ist beispielsweise ein Personalcomputer. Die Stator- oder Ro torbauteile werden zur Prüfung zweckmäßigerweise in einer Aufnahmevorrichtung, zum Beispiel einem Greifer oder einem Spannfutter, fixiert.

Das Prüferverfahren ermöglicht es, sowohl qualitative und quantitative Aussagen zum kurzfristigen, unmittelbaren Verhalten beim Anliegen elektrischer Hochspannung als auch Aussagen zum mittel- bis langfristigen Verhalten hinsichtlich der Lebens dauer der Stator- oder Rotorbauteile zu treffen.

Gemäß einer Ausgestaltung des Prüferverfahren, welches mehrere der vorbeschrie benen Prüfschritte umfasst, wird die Prüfspannung in aufeinanderfolgenden Prüf schritten erhöht, bis das Auftreten eines Spannungsdurchschlages, einer Teilentla dung oder eines Leckstroms detektiert wird. Dies ermöglicht es, für eine stofflich und geometrisch definierte Isolationsschicht - als Maßzahl der maximalen Spannungsfes tigkeit - die Spannung zu ermitteln, bei der der Spannungsdurchschlag einsetzt. Ebenfalls kann mittels dieser Methode die Teilentladungseinsetzspannung bestimmt werden, auf deren Basis wiederum Rückschlüsse über die voraussichtliche Lebens dauer getroffen werden können.

Gemäß einer Ausgestaltung der Prüfvorrichtung kann die formvariable Sonde mit der elektrisch leitfähigen, elastomeren Hülle als expandierbare Membran ausgeführt sein, wobei die Expansion der Membranhülle durch Beaufschlagung mit Innendruck erfolgen kann. Bei Durchführung des Prüfverfahrens wird die Sonde nach der Positi onierung im zu prüfenden Abschnitt der Wicklungsnut durch Aufpumpen bzw. Aufbla sen expandiert, wodurch sich die Hüllmembran an die Kontur der isolationsschichtbe deckten Wicklungsnut anschmiegt. Nach Abschluss der Prüfung erfolgt eine entspre chende Kontraktion der elastomeren Sondenhülle durch Wegnahme des Innendrucks oder durch Anlegen eines Unterdrucks.

Die mit dieser expandierbaren Sonde ausgestattete Prüfvorrichtung kann ferner eine Pneumatikeinrichtung aufweisen, die fluidisch mit der Sonde verbunden ist. Zur Steu erung des Membranhüllen-Innendrucks besitzt die Pneumatikeinrichtung vorzugs weise einen Druckregler. Der Sondenträger kann zur Herstellung der fluidischen Ver bindung zum Beispiel als Hohlkörper ausgeführt sein.

Gemäß einerweiteren Ausgestaltung der Prüfvorrichtung ist der Sondenträger stab förmig ausgebildet, wobei an einem Stabende des stabförmigen Sondenträgers die Sonde in Form eines Sondenkopfs angebracht ist. Die Sonde besitzt hierbei vorzugs weise in etwa die gleichen Maße in Längs- und Querausdehnung. Durch eine über den Sondenträger bewirkte Längsverschiebung der Sonde kann die Wicklungsnut sukzessive abgetastet werden. Der stabförmige Sondenträger ist hierzu mit der Posi tionier- bzw. Vorschubeinheit verbunden. Die Ansteuerung der Positioniereinheit er folgt beispielsweise durch einen mit der Verarbeitungs- und Steuerungseinrichtung gekoppelten Mikrocontroller. Diese Ausgestaltung der Prüfvorrichtung ermöglicht das präzise Lokalisieren von Isolationsschicht-Fehlstellen oder Isolationsschicht-Inhomo- genitäten innerhalb der Wicklungsnut.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die Sonde als langgestreckter Sondenkörper mit einer mindestens der Länge der zu prüfenden Wicklungsnut entsprechenden Sondenlänge ausgebildet. Zum Beispiel kann der langgestreckte Sondenkörper ein flexibler Schlauch sein. Bei dieser Variante der formvariablen Sonde mit elastomerer Hülle erstreckt sich die elastomere Hülle als elektrisch leitfähiger Elastomerschlauch (wenigstens) über die Länge der zu prüfenden Wicklungsnut. Die Schlauch-Sonde wird in die zu prüfenden Wicklungsnut eingeführt (und ggf. mit Innendruck beauf schlagt). Bei Durchführung des Prüfverfahrens wird so die gesamte Wicklungsnut ge prüft, wodurch eine sehr schnelle - vor allem für die Serienprüfung geeignete - Prü fung der Isolationsschichten in den Wicklungsnuten der Stator- oder Rotorbauteil er möglicht wird.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Merk male mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dazu zeigen:

Fig. 1 : die Durchführung des Prüfverfahrens mittels einer ersten Ausführung der

Prüfvorrichtung in einer Draufsicht (a) auf die Wicklungsnut und einem Quer schnitt (b) durch die Wicklungsnut,

Fig. 2: die Durchführung des Prüfverfahrens mittels einer zweiten Ausführung der Prüfvorrichtung in einer Draufsicht (a) auf die Wicklungsnut und einem Quer schnitt (b) durch die Wicklungsnut, und

Fig. 3: die Durchführung des Prüfverfahrens mittels einer dritten Ausführung der

Prüfvorrichtung in einer Draufsicht (a) auf die Wicklungsnut und einem Quer schnitt (b) durch die Wicklungsnut.

Die Fig. 1 und 2 zeigen das Prüfverfahren unter Verwendung jeweils einer formvari ablen Sonde 1 , die zur Durchführung der Prüfung in der im Statorbauteil 3 ausgebil deten, mit der Isolationsschicht 4 beschichteten Wicklungsnut 5 eingebracht ist. Die Sonde 1 ist in Form eines am Sondenträger 2 angebrachten Sondenkopfs ausgebil det.

Die Sonde 1 wird mittels eines als Positioniereinheit fungierenden Schrittmotors durch Längsverschiebung 6 in der Wicklungsnut 5 bewegt und im jeweils zu prüfen den Abschnitt der Wicklungsnut 5 angehalten. Die zu prüfenden Abschnitte sind bei spielsweise ca. 1 mm voneinander beabstandet. Die Verarbeitungs- und Steuerungs einrichtung - in den Ausführungsbeispielen ein Personalcomputer - dient zur Steue rung der Sonde 1 , sammelt die Messdaten und verarbeitet sie entsprechend zu einer grafischen Darstellung. Die Sonden 1 der Prüfvorrichtungen gemäß der Fig. 2 und 3 besitzen die Hülle aus dem elektrisch leitfähigen Elastomer. Durch Aufblasen wird die als Sondenkopf mit leichtem Untermaß zur Wicklungsnut 5 ausgebildete Sonde 1 an die Geometrie der Wicklungsnut 5 angepasst. Die Sonden 1 der Ausführung nach Fig. 2 und 3 unter scheiden sich - wie in den Teildarstellungen der Fig. 2 (a) und Fig. 3 (a) ersichtlich - lediglich in ihrer Ausgangsform, nämlich kugelförmig in der Ausführung gemäß Fig. 2 und quaderförmig in der Ausführung gemäß Fig. 3. Beide Sonden 1 sind so dimensi oniert, dass sie sich - wie in den Teildarstellungen der Fig. 2 (b) und Fig. 3 (b) ge zeigt - im zu prüfenden Abschnitt an die Kontur der Wicklungsnut 5, d. h. vollumfäng lich an die Isolationsschicht 4 in der Wicklungsnut 5, anschmiegen.

Zur Durchführung der Prüfung wird zwischen dem als Blechpaket ausgeführten Statorbauteil 3 und der Sonde 1 die Prüfspannung in Form einer Hochspannung an gelegt. Die elektrische Potentialdifferenz besteht somit zwischen der Sonde 1 mit dem ersten elektrischen Potential 7 einerseits und dem Statorbauteil 3 mit dem zwei ten elektrischen Potential 8 andererseits. Die Messung der elektrischen Spannung und der elektrischen Stromstärke erfolgt ebenfalls zwischen Sonde 1 und Statorbau teil 3.

Um die gesamte Wicklungsnut 5 abzutasten, wird die Sonde 1 durch Längsverschie bung 6 durch die Wicklungsnut geführt, im jeweils zu prüfenden Abschnitt zur Durch führung des oder der Prüfschritte angehalten und im Anschluss zum nächsten zu prüfenden Abschnitt weiterbewegt.

In der Ausführung nach Fig. 3 besitzt die Sonde 1 einen Sondenkörper aus einem expandierbaren, leitfähigem Elastomerschlauch, der zur Durchführung des Prüfver fahrens in die Wicklungsnut 5 eingelegt wird. Nach dem Einbringen wird der Elasto merschlauch expandiert, wobei er sich über die gesamte Nutlänge an die Nutflanken und den Nutgrund anschmiegt. Das Anlegen der Prüfspannung und Messen der Spannung erfolgt wiederum zwischen Sonde 1 (erstes elektrisches Potential 7) und Statorbauteil 3 (zweites elektrisches Potential 8). Mittels dieser Variante des Prüfver fahrens kann die Wicklungsnut 5 vollständig in einem Prüfschritt charakterisiert wer den. Bezugszeichenliste

1 Sonde

2 Sondenträger 3 Stator- oder Rotorbauteil

4 Isolationsschicht

5 Wicklungsnut

6 Längsverschiebung

7 erstes elektrisches Potential 8 zweites elektrisches Potential