CH648149A5 - Als lagenwicklung ausgebildete transformatorwicklung und verfahren zur herstellung einer derartigen lagenwicklung. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur nen kompakten Wicklungsaufbau zu erhalten.

Herstellung einer als Lagenwicklung, vorzugsweise Hoch- Die Fig. 2 verdeutlicht den Aufbau und die Wirkungswei-

spannungslagenwicklung, ausgebildeten Transformatorwick- se der mehrstufigen Faltvorrichtung 7. Diese besteht aus einer lung mit bandförmigem Leiter, dessen Isolation im Zuge des gelenkig gelagerten Einlaufrolle 11, der der bandförmige Lei-

lageweisen Wickeins des Leiters aufgebracht wird, wobei ein 40 ter 3 und das Isolierband 4, wie aus Fig. 1 ersichtlich, gemein-

Isolierband mit einer Breite verwendet wird, das etwa der Sam zugeführt werden. Eine Grundplatte 12 ist mit mehreren dreifachen Leiterbreite entspricht, so dass das Isolierband um Querträgern 13,14,15 mit sich stetig verkleinernden Durch-

den Leiter doppelt gefaltet werden kann. Dieses Verfahren ist trittsöffnungen 16,17,18 für das isolierte Leiterteil 3,4 verse-

dadurch gekennzeichnet, dass die Faltung des Isolierbandes hen. Ferner sind in der Grundplatte 12 sich stetig verkleinern-

um den bandförmigen Leiter in mehreren Stufen vorgenom- 4s de Führungsnuten 19,20,21 vorgesehen, die das Umschlies-

men wird, dass der isolierte Leiter über eine Umlenkrolle so sen des Isolierbandes 4 um den Leiter 3 begünstigen. Über ei-

geführt wird, dass der auf die Umlenkrolle zulaufende und ne Auslaufrille 22 und eine Auslaufrolle 23 verlässt der voll-

der von der Umlenkrolle weglaufende Leiterteil einen spitzen ständig mit Isoliermaterial ummantelte Leiter die Faltvor-

Winkel bilden und dass die Klebepunkte auf der Aussenseite richtung 7.

der entsprechenden Windung der bereits vorhandenen Lage 50 ln den Fig. 3,4a bis 4c ist der Wickelkörper der dargestell-

in der Wicklungsrichtung kurz vor dem Aufwickeln der neuen ten Lagenwicklung jeweils mit 24 und die Wickelachse jeweils

Windung aufgebracht werden. mit A bezeichnet. Die einzelnen Windungen 25 der verschie-

Die Faltung des Isolierbandes um den bandförmigen Lei- denen Wicklungslagen Lb L2, L3 ... Lx grenzen stirnseitig ter in mehreren Stufen ermöglicht die Verwendung einer ver- abstandslos oder mit kaum sichtbaren geringfügigen Spalten gleichsweise einfach herstellbaren Falteinrichtung. Durch die 55 aneinander. Die einzelnen Windungen 25 sind lediglich von

Ablenkung des isolierten bandförmigen Leiters über die Um- dem Isolierband 4 umgeben, wie dies in Fig. 5a verdeutlicht lenkrolle wird erreicht, dass sich das Isoliermaterial fest um ist. Eine Lagenisolation zwischen den Lagen Lu L2, L3 ... Lx den Leiter schliesst, so dass eine Verklebung der sich überlap- ist nicht vorhanden.

penden Isolierbandteile entfallen kann. Die Windungsisolation 4 des Leiters 3 ist so ausgeführt,

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden 6o dass die in bezug auf die Wickelachse A aussenliegende Lei-

an Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher er- terflachseite 26 den doppelten Isolierbandauftrag 28,29 wie läutert. die innenliegende Leiterflachseite 27 (Isolierbandauftrag 30)

Es zeigen: enthält.

Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Herstellung einer aus band- Da die Relation Leiterbreite/Leiterdicke B/D relativ gross förmigem Leitermaterial herstellbaren Lagenwicklung ge- es istî sich beispielsweise wie 50:1 bis 100:1 verhält, ist ersicht-

mäss der Erfindung; lieh, dass die Breite des Isolierbandes 4 wenigstens annähernd

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung eine mehrstufige dreimal so gross ist wie die Breite des bandförmigen Leiters 3.

Faltvorrichtung für die Aufbringung der Leiterisolation; Die Leiterdicke D kann praktisch vernachlässigt werden.

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Die Lagenwicklung gemäss Fig. 3 ist als an sich bekannte Trapezwicklung ausgebildet, deren seitliche Stirnflächen 31, 32 jedoch in ausgeprägten Bögen mit dem Radius R in die letzten Wicklungslagen übergehen. Die äusserste Wicklungslage Lx ist etwa über deren zylindrisch verlaufenden Teil von einem eine Ringelektrode 33 bildenden geschlitzten Metallband umgeben.

Wie die Fig. 4a-4c zeigen, kann die Lagenwicklung gemäss der Erfindung auch ein von einer Trapezform etwas abweichendes Profil aufweisen.

So kann die seitliche Stirnfläche 34 zunächst nach Art einer e-Funktion verlaufen, dann in einen geradlinigen Teil übergehen, bevor der bogenförmige Teil mit dem Radius R zu den letzten Wicklungslagen überleitet.

Nach der Ausführungsform gemäss Fig. 4b kann die seitliche Stirnfläche 35 auch so ausgebildet sein, dass der nach Art einer e-Funktion verlaufende Wicklungsteil unmittelbar in den bogenförmigen Teil mit dem Radius R übergeht.

Die Fig. 4c zeigt eine Ausführungsform, bei der die seitliche Stirnfläche 36 zunächst genau trapezförmig verläuft, wobei sich an diesen Wicklungsteil dann ein bogenförmiger Teil mit unterschiedlichen abnehmenden Radien Ri, R2, R3 anschliesst.

Wie Fig. 5b zeigt, kann die Isolation des bandförmigen

Leiters 3 auch von zwei Isolierbändern 4a, 4b gebildet werden, die zum einen um die in bezug auf die Wickelachse A aussenliegende Leiterflachseite 37 und zum anderen um die innenliegende Leiterflachseite 38 gefaltet sind.

5 Zur Erhöhung der mechanischen F estigkeit der Lagenwicklung gemäss der Erfindung kann es insbesondere bei grösseren Lagenzahlen vorteilhaft sein, die Klebepunkte von Windung zu Windung an unterschiedlichen Stellen eines Win-dungsumfanges aufzubringen.

10 Die die kreisbogenförmigen Übergänge zum freien äusseren Ende der Lagenwicklung bestimmenden Radien betragen vorzugsweise zwischen 20 und 100 mm.

Nach der Erfindung hergestellte Lagenwicklungen eignen sich für alle Arten von Transformatoren, insbesondere Mess-15 und Prüftransformatoren, vorzugsweise für induktive Spannungswandler. Eines der Hauptanwendungsgebiete stellen SF6-isolierte induktive Spannungswandler dar.

Die erfindungsgemässe Lagenwicklung ermöglicht eine erhebliche Rationalisierung des Fertigungsprozesses, weil der 20 gesamte Isolier- und Wickelvorgang von der ersten Windung der ersten Lage bis zur letzten Windung der letzten Lage durch eine entsprechende Programmsteuerung vollautomatisiert werden kann.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

648149 2 PATENTANSPRÜCHE nen Lage in der Wicklungsrichtung kurz vor dem Aufwickeln

1. Als Lagenwicklung ausgebildete Transformatorwick- der neuen Windung aufgebracht werden.

lung mit bandförmigem Leiter, insbesondere für Hochspan- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

nung, deren Isolation von einem Isolierband, das etwa der dass je Windung einer Wicklungslage mehrere Klebepunkte dreifachen Leiterbreite entspricht, gebildet ist, wobei das Iso- 5 aufgebracht werden.

lierband um den Leiter doppelt gefaltet ist, dadurch gekenn- 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierband (4) neben der Leiterisolation zeichnet, dass die Klebepunkte von Windung zu Windung an gleichzeitig auch die Lagenisolation bildet, dass über dem unterschiedlichen Stellen eines Windungsumfanges aufge-Umfang einer Wicklungslage (Li, L2, L3, ... Lx) in vorbe- bracht werden.

stimmtem Abstand punktförmige Klebestellen (10a) lediglich 10

auf der Aussenseite der Leiterisolation aufgebracht sind, mit-

tels denen die darauffolgende Wicklungslage befestigt ist, und dass die Länge der Wicklungslagen (Lb L2, L3, ... Lx) von Die Erfindung betrifft eine als Lagenwicklung ausgebilde-Lage zu Lage so verkürzt ist, dass der Querschnitt der Lagen- te Transformatorwicklung mit bandförmigem Leiter, insbe-wicklung trapezförmig oder wenigstens annähernd trapezför- 15 sondere für Hochspannung, deren Isolation von einem Iso-mig ausgebildet ist, wobei der Übergang zum freien äusseren lierband, das etwa der dreifachen Leiterbreite entspricht, geEnde der Lagenwicklung aus einem oder mehreren kreisför- bildet ist, wobei das Isoherband um den Leiter doppelt gefal-migen Bögen mit unterschiedlichen Radien (R; R], R2, R3) tet ist.

besteht. Ein Verfahren zur Isolierung von bandförmigen Leitern

2. Lagenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 für Drossel- oder Transformatorspulen der eingangs angezeichnet, dass die von dem bandförmigen Leiter (3) zusam- führten Art ist beispielsweise durch die DE-OS 15 63 458 be-men mit deren Isolation (4) gebildeten Einzelwindungen (25) kanntgeworden. Nachteilig an diesem bekannten Verfahren einer Lage (Li, L2, L3, ... Lx) stirnseitig abstandslos anein- ist, dass zur Verfestigung der Leiterisolation und gleichzeitig andergrenzen. der einzelnen Papierlagen jeweils vor den Faltvorrichtungen

3. Lagenwicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- 25 Klebstoff zugeführt wird. Diese Massnahme führt zwar zu ei-kennzeichnet, dass das Isolierband (4) so um den bandförmi- ner ausreichenden Verklebung der um den Leiter gefalteten gen Leiter (3) gelegt ist, dass die in bezug auf die Wickelachse Papierisolation, jedoch ist eine Verfestigung der Wicklungsla-(A) aussenliegende Leiterflachseite (26) den doppelten Isolier- gen nur dann gewährleistet, wenn der Klebstoff im Über-bandauftrag besitzt wie die innenliegende Leiterflachseite (27) schuss auf das Isolierpapier aufgebracht wird, so dass ein Teil (Fig. 5a). 30 des Klebstoffes durch die Faltungsfugen hindurchquillt und

4. Lagenwicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- damit auch ein Verkleben der entsprechenden Windung der kennzeichnet, dass die Isolation (4) des bandförmigen Leiters nächsten Lage ermöglicht. Ein derartiges Verfahren ist nicht (3) von zwei Isolierbändern (4a, 4b) gebildet ist, die zum einen geeignet, einer aus vielen Lagen bestehenden Lagenwicklung, um die in bezug auf die Wickelachse (A) aussenliegende Lei- insbesondere Hochspannungslagenwicklung, die notwendige terflachseite (37) und zum anderen um die innenliegende Lei- 35 mechanische Festigkeit zu verleihen. Auch wird eine gezielte terflachseite (38) gefaltet sind (Fig. 5b). Imprägnierung erschwert, weil die Klebstellen zwischen den

5. Lagenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- einzelnen Lagen weitgehend Undefiniert sind.

zeichnet, dass die Wicklungslagen (Lb L2, L3 ... Lx) vom in- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als La-

nenliegenden Ende der Lagenwicklung ausgehend so verkürzt genwicklung, insbesondere für Hochspannung, ausgebildete sind, dass die Stirnseiten (34) der Lagenwicklung zunächst die 40 Transformatorwicklung der eingangs erwähnten Art so zu

Gestalt einer e-Funktion aufweisen, an die sich der geradlini- verbessern, dass die mechanische Festigkeit auch bei grossen ge, trapezförmige Teil der Lagenwicklung anschliesst. Lagenzahlen ausreichend hoch ist. Auch soll die Imprägnie-

6. Lagenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- rang durch die Massnahmen zur Verfestigung der einzelnen zeichnet, dass die Wicklungslagen (L,, L2, L3 ... Lx) vom in- Wicklungslagen nicht behindert sein. Insbesondere soll aber nenliegenden Ende der Lagenwicklung ausgehend so verkürzt 45 eine vollautomatische, vorzugsweise programmgesteuerte, sind, dass die Stirnseiten (35) der Lagenwicklung zunächst die Wickeltechnik ermöglicht werden.

Gestalt einer e-Funktion aufweisen, an die sich unmittelbar Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch ge-

der oder die kreisförmigen Bögen als Übergang zum freien löst, dass das Isolierband neben der Leiterisolation gleichzei-

äusseren Ende der Lagenwicklung anschliessen. tig auch die Lagenisolation bildet, dass über dem Umfang ei-

so ner Wicklungslage in vorbestimmtem Abstand punktförmige

7. Lagenwicklung nach einem der Ansprüche 1-6, da- Klebstellen lediglich auf der Aussenseite der Leiterisolation durch gekennzeichnet, dass die äusserste Wicklungslage (Lx) aufgebracht sind, mittels denen die darauffolgende Wick-im Bereich des zylindrischen Wicklungsteiles von einem eine lungslage befestigt ist, und dass die Länge der Wicklungsla-Ringelektrode (33) bildenden, geschlitzten Metallband umge- gen von Lage zu Lage so verkürzt ist, dass der Querschnitt der ben ist. - 55 Lagenwicklung trapezförmig oder wenigstens annähernd tra-

8. Verfahren zur Herstellung einer als Lagenwicklung aus- pezförmig ausgebildet ist, wobei der Übergang zum freien gebildeten Transformatorwicklung nach Patentanspruch 1, . äusseren Ende der Lagenwicklung aus einem oder mehreren deren Isolation im Zuge des lageweisen Wickeins des Leiters kreisförmigen Bögen mit unterschiedlichen Radien besteht, aufgebracht wird, wobei ein Isolierband mit einer Breite ver- Für den vollautomatischen Wicklungsprozess wichtig ist, wendet wird, das etwa der dreifachen Leiterbreite entspricht, 60 dass die Leiterisolation gleichzeitig auch die Lagenisolation so dass das Isolierband um den Leiter doppelt gefaltet wird, darstellt. Dadurch entfällt das mühsame Einwickeln bzw. dadurch gekennzeichnet, dass die F altung des Isolierbandes Einschliessen der Lagenisolationen, was die Herstellung be-um den bandförmigen Leiter in mehreren Stufen vorgenom- kannter Lagenwicklungen erheblich erschwert und verteuert men wird, dass der isolierte Leiter über eine Umlenkrolle (8) hat. Günstig ist auch, dass die auf der Aussenseite der Leiter-so geführt wird, dass der auf die Umlenkrolle (8) zulaufende « isolation gezielt aufgebrachten punktförmigen Klebestellen und der von der Umlenkrolle (8) weglaufende Leiterteil einen eine hervorragende Verfestigung der einzelnen Wicklungsla-spitzen Winkel bilden und dass die Klebepunkte auf der Aus- gen und damit einen kompakten Wicklungsaufbau ergeben, senseite der entsprechenden Windung der bereits Vorhände- Gleichzeitig ermöglichen die verbleibenden Spalträume zwi-

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sehen den Klebestellen eine ausreichende Imprägnierung mit Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Lagenwicklung geflüssigen oder gasförmigen Imprägnierungsmitteln. Günstig mäss der Erfindung;

ist auch, dass aufgrund des kreisbogenförmigen Überganges Fig. 4a-4b im Teilschnitt Abwandlungen der Lagenwick-

von dem trapezförmigen oder annähernd trapezförmigen Teil lung gemäss Fig. 3 und der Wicklung zum freien äusseren Ende der Lagenwicklung 5 Fig. 5a u. 5b im vergrösserten Massstab Querschnitte die vorzugsweise auf Hochspannungspotential liegende Ab- durch den bandförmigen Leiter mit einem bzw. zwei doppelt schirmelektrode sehr einfach ausgebildet werden kann. Durch gefalteten Isolierbändern.

den gewählten Wicklungsaufbau erhält man darüber hinaus Fig. 1 zeigt die beiden Vorratsrollen 1,2 für den bandför-

eine ausgezeichnete Lagensteuerung. migen Leiter 3, vorzugsweise aus Aluminium, und für das um

Von Vorteil ist es ferner, wenn die von dem bandförmigen i0 den Leiter 3 zu wickelnde Isolierband

4. Das Isolierband 4 Leiter zusammen mit deren Isolation gebildeten Einzelwin- kann je nach dem Imprägnierungsmittel aus Kunststoffolie düngen einer Lage stirnseitig abstandslos aneinandergrenzen. oder aus organischen Stoffen, wie Kabelpapier od. dgl., beste-Bei Verwendung bandförmiger Leiter mit einer wesentlich hen. Geeignete Imprägnierungsmedien sind insbesondere Öl grösseren Bandbreite als Banddicke ist das abstandslose Wik- oder Gas, vorzugsweise Schwefelhexafluorid. Über Einlauf-keln Lage an Lage ermöglicht, ohne die Lagenspannung trotz 15 rollen 5,6 werden der Leiter 3 und das Isolierband 4 einer des Fehlens einer zusätzlichen Lagenisolation zu gross wer- mehrstufigen Faltvorrichtung 7 zugeführt. Die Faltvorrich-den würde. Auch die Imprägnierung mit flüssigem oder gas- tung 7 bewirkt zusammen mit der nachgeschalteten Umlenk-förmigen Imprägniermitteln erfordert keinen stirnseitigen rolle 8, dass sich das Isolierband 4, dessen Breite etwa der Abstand der einzelnen Windungen einer Lage. Andererseits dreifachen Leiterbreite entspricht, unter dem Wickelzug fest sind etwa fertigungsbedingte Spaltbreiten von Bruchteilen ei- 20 um den Leiter 3 schliesst. Die Umlenkrolle 8 ist etwa senk-nes Millimeters zwischen den einzelnen Windungsstirnseiten recht über der Wickelachse A des Wickelkörpers 9 angeord-nicht störend und können den Imprägnierungsprozess noch net, so dass der auf die Umlenkrolle 8 zulaufende isolierte fördern. Leiterteil 3,4 und der von der Umlenkrolle 8 weglaufende isolierte Leiterteil 3,4 einen spitzen Winkel zwischen 40° und 70° Der Hinweis im Anspruch 1, dass der Querschnitt der La- 25 einschliessen. Durch diese Zuordnung von Umlenkrolle 8 und genwicklung «wenigstens annähernd trapezförmig» ausgebil- Wickelkörper 9 wird die feste Ummantelung des Leiters 3 det ist, bedeutet, dass die Gestalt der Lagenwicklung im durch das Isolierband 4 begünstigt. In Aufwickelrichtung Querschnitt nicht mathematisch genau ein Trapez darstellen kurz vor der Stelle, an der der isolierte Leiterteil 3,4 tangential muss. So können die freien Stirnseiten der Lagenwicklung im auf die bereits vorhandene Wicklungslage aufläuft, ist minde-Querschnitt nach Art einer e-Funktion beginnen und dann in 30 stens eine Klebeeinrichtung 10 angeordnet, mit der auf der einen geradlinigen Teil übergehen, an den sich dann der kreis- Aussenseite der bereits vorhandenen Isolation der Windung förmige Abschlussbogen anschliesst (Fig. 4a). Auch ein un- einer früheren Wicklungslage über den Umfang einer Wickmittelbarer Übergang von einer nach Art einer e-Funktion lung verteilt mehrere Klebepunkte 10a aufgebracht werden gekrümmten Seitenfläche in den kreisförmigen Abschlussbo- können. Vorzugsweise können drei bis sieben Klebepunkte gen ist möglich (Fig. 4b). 35 über den Umfang einer Windung vorgesehen werden, um ei-