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Die Erfindung betrifft eine luft- oder flüssigkeitsgekühlte Spule mit Bandwicklung aus anodisiertem
Aluminiumband für elektrotechnische Zwecke, insbesondere für Transformatoren, Motoren, Generatoren, elektromagnetische Betätigungseinrichtungen für Schaltgeräte, Magnetventile und sonstige Spulen zur Erzeugung von Magnetfeldern durch elektrischen Strom. üblicherweise werden Wicklungen für Spulen von Transformatoren,
Magnetventilen und sonstigen elektrischen Einrichtungen mit einem über den gesamten Umfang isolierten Leiter ausgeführt. Die Leiterisolation besteht im allgemeinen aus Papier, Lack, Glasseide usw. und ist nach ihrer
Temperaturbeständigkeit in Isolationsklassen eingeteilt (s. auch einschlägige elektrotechnische Vorschriften, wie ÖVE usw. ). Als Leitermaterial wird sowohl Kupfer als auch Aluminium verwendet.
Bei Aluminiumwicklungen wird ausser den bei Kupfer üblichen Isolationsverfahren auch das Oxyd des Aluminiums als Isolation verwendet.
Dabei wird die Oxydschicht im allgemeinen durch Anodisieren auf elektrochemischem Wege verstärkt, wodurch sie die erforderliche Spannungsfestigkeit gewinnt. Diese Oxydschicht ist im trockenen Zustand ein hervorragender elektrischer Isolator.
Bei Spulen, die luftgekühlt betrieben werden, ist die Gefahr gegeben, dass insbesondere bei hygroskopischen
Isoliermitteln wie Papier, aber auch bei Verwendung anodisierter Aluminiumbleche, durch Feuchtigkeits- einwirkung die elektrische Isolierfähigkeit auf unzulässige Werte reduziert wird. Die Folge einer mangelnden
Windungsisolation ist ein elektrischer Durchschlag, womit die Zerstörung der Spule verbunden ist.
Praktisch alle üblichen elektrischen Isoliermittel sind schlechte Wärmeleiter, es wird somit bei den gebräuchlichen Wicklungen eine gute elektrische Isolation durch eine schlechte Wärmeabfuhr erkauft. In letzter
Zeit geht man immer mehr dazu über, die bisher üblichen Draht- und Profilwicklungen durch Bandwicklungen, auch vielfach Folienwicklungen genannt, zu ersetzen. Dabei ergibt sich ein konstruktives Problem, da die bei andern Wicklungsarten üblichen Wicklungsabstützungen einen zu hohen spezifischen Druck auf die empfindliche Stirnseite des Bandes ausüben. Vor allem an der Stirnseite vorstehende Windungen werden durch übliche Wicklungsabstützungen gequetscht, wodurch die Isolation beschädigt werden kann und elektrische überschläge eingeleitet werden können.
Bei bekannten Spulenanordnungen werden daher die Stirnenden schräg abgefräst, womit auch die isolierende Oxydschicht abgenommen wird, um Platz für einen Kunstharzverputz zu machen, der die ganze Spule einhüllt und dadurch die Wärmeabgabe verschlechtert. Auch das Verschneiden überstehender Kunststoffisolationsfolien an der Stirnseite ist bekannt. Bei einer bekannten Ausbildung werden die Enden der Isolation nach dem Einpressen armiert und mit einer Eisenplatte zum Zwecke der Verstärkung des magnetischen Feldes verbunden, was aufwendig ist und nicht die gewünschte Wärmeabfuhr bringt.
Aus der Forderung, an den Stellen, an denen die Windungsisolation an die Oberfläche austritt, eine verstärkte Isolation anzubringen, die auch einen Feuchtigkeitsschutz und einen mechanischen Schutz gewährleistet, und aus der Forderung, an den Mantelflächen der Spule eine günstige Wärmeabfuhr zu erzielen, ergibt sich die erfindungsgemässe Ausführung einer Spule, wobei diejenigen Stellen der Spule, an denen die Windungsisolation und die allfällige Lagenisolation an die Oberfläche treten, mit einer zusätzlichen dritten Isolation versehen sind, während die übrigen an der Oberfläche der Spule liegenden Teile der Spule metallisch blank oder mit der Oxydschicht des Leitermetalls versehen sind.
Damit werden neben einem einwandfreien Feuchtigkeitsschutz der Windungsisolation und einem zusätzlichen mechanischen Schutz der Spule günstige Voraussetzungen für die Verlustwärmeabfuhr der Spule an das umgebende Kühlmedium gewährleistet.
Der gleichmässigen Verteilung des Druckes, der von den Abstützungen auf die Stirnseiten der Spule ausgeübt wird, dient die verstärkte Stirnisolation, die vorzugsweise aus Giessharz bestehen sollte. Diese nur wenige Millimeter starke Isolation gewährleistet eine gute Druckverteilung und verhindert das Quetschen einzelner Windungen.
In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Darin zeigt Fig. 1 eine Spule mit mehreren Wicklungen in perspektivischer Ansicht, während die Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1 darstellt.
Wie man aus den Zeichnungen erkennen kann, besteht die Spule--l--aus mehreren Windungen eines anodisch oxydierten Aluminiumbandes, dessen blanke bzw. oxydierte Oberfläche --5-- am Mantel freiliegt, um besser gekühlt zu werden. Zwischen den einzelnen Windungen stellt die anodisch oxydierte Schicht die Windungsisolation--3a--dar. Zwischen den einzelnen Spulen--l--ist noch eine Lagenisolation--3b-- angebracht, wobei an den Stellen--2--, wo die Windungs- und Lagenisolation an die Oberfläche tritt, eine zusätzliche Lagenisolation--4b--aus Giessharz angebracht ist. Aus dem gleichen Material besteht die stirnseitige Isolation--4a--am oberen und unteren Ende der Spule. Mit--6--ist eine mechanische Abstützung der Spule bezeichnet.
Besonders günstig lassen sich nach dem erfindungsgemässen Verfahren Bandspulen aus anodisierten Aluminiumbändern herstellen. Die durch Anodisieren aufgebrachte Oxydschicht hat im trockenen Zustand ausgezeichnete Isoliereigenschaften ; durch die erfindungsgemässe Ausbildung wird verhindert, dass Feuchtigkeit zur Windungsisolation gelangt. Anderseits sind gerade bei dieser Wicklung die stirnseitigen Isolationen gegenüber mechanischen Beschädigungen empfindlich, so dass die verstärkte Stirnisolation wesentliche Vorteile bietet.
Erfindungsgemässe Bandspulen können gemäss Fig. 1 über die stirnseitig angebrachte Wicklungsisolation verbunden werden, es können aber auch zwischen den einzelnen Spulen-wie im Transformatorbau üblich-Zwischenstücke eingelegt werden, so dass zwischen den Spulen Kühlkanäle frei bleiben.