Mehrschichtige Kunststoffummantelung für elektrische Spulen oder Wicklungen
Für viele Gebiete der Elektrotechnik werden elektrische Spulen benötigt, die gegen
Feuchtigkeit, Stöße und Schläge geschützt sind. Für die Lebensdauer dieser Spulen
ist es ferner wichtig, daß sich ihre Windungen im Betrieb nicht bewegen können,
denn beim Ein- und Ausschalten der Spule wirken auf die Drähte durch die elektromagnetische
Induktion erzeugte Kräfte, die eine mechanische Bewegung der einzelnen Leitungsdrähte
herbeizuführen suchen. Könnte diese mechanische Bewegung eintreten, so würden sich
die Drähte gegeneinander reiben und damit die gegenseitige Isolation verschlechtern.
Endlich werden die elektrischen Spulen beim Betrieb abwechselnd warm und kalt, was
ein zusätzliches Arbeiten der Spulen infolge der Wärmeausdehnung zur Folge 'hat.
Wird dieses Arbeiten der Spule nicht genügend unterbunden, so tritt bei Erwärmung
bzw. Abkühlung Luft ein und aus, wodurch ebenfalls der Isolationswiderstand erheblich
herabgedrückt wird. Auch die Größe der Wärmeabfuhr ist von Wichtigkeit, da die Leistungsaufnahme
der Spulen bei günstigcn Abkühlungsverhältnissen erheblich gesteigert werden kann.Multi-layer plastic coating for electrical coils or windings
For many areas of electrical engineering, electrical coils are required that act against
Moisture, shock and impact are protected. For the life of these coils
it is also important that their windings cannot move during operation,
because when switching on and off the coil act on the wires through the electromagnetic
Induction creates forces that cause mechanical movement of each lead wire
seek to bring about. If this mechanical movement could occur, it would
the wires rub against each other and thus deteriorate the mutual insulation.
Finally the electrical coils are alternating between warm and cold during operation, what
an additional work of the coils as a result of the thermal expansion '.
If this work of the coil is not prevented sufficiently, it will heat up
or cooling air in and out, which also increases the insulation resistance considerably
is depressed. The size of the heat dissipation is also important, as is the power consumption
the coils can be increased considerably with favorable cooling conditions.
Bisher wurden solche elektrischen Spulen in wasserdichten Rotguß-
oder Blechgehäusen mit Vergußmasse angeordnet, jedoch würden hierdurch keine Spulenumhüllungen
erzielt,. insbesondere auch nicht für Wechselstromspulen, die, allen aufgezählten
Anforderungen entsprechen, da. ein Metallgehäuse wegen der Induktionsverkettung
-nur mit Vorsicht anwendbar ist. weil Metallgehäuse praktisch einekurzgeschlossene
Windung darstellen. -Für Spulen für Wechselstromhuhmagnete oder -schaltschützen
oder -relais gilt das gleiche, so daß gerade für dieses Gebiet Spulengehäuse bzw.
isolierende Spulenummantelungen dringenderwünscht sind, die allen vorstehend aufgezählten
Forderungen gerecht werden. Es ist zwar schon bekannt, die Spulenwicklungen mit
einer elastischen Kunststoffschicht zu' umgeben, bestehend aus einer inneren, den
Windungen der Spule benachbarten, verhältnismäßig dünnen Schicht aus weniger elastischem
aber elektrisch. festerem Werkstoff und aus einer höher elastischen; aber elektrisch
weniger festen Schicht. Mit dieser mehrschichtigen Ummantelung wird wohl eine gute
elektrische Isolation auch bei der Bewegung der einzelnen Leitungsdrähte gegeneinander
erreicht. Eine gute Wärmeableitung und ein Schutz gegen äußere Beanspruchungen ist
aber nicht gewährleistet. Es ist ferner bekannt, einen Leiter mit einer doppelten
Lackschicht zu versehen, und zwar mit einer dünnen Grundschicht aus einem hitzebeständigen
und elektrisch hochwertigen Lack und einer äußeren Deckschicht aus einem Füllmittel
enthaltenden Lack höherer Wärmeableitfähigkeit. Dadurch wird wohl ein einzelner
Leiter mit guter Isolation und Wärmeableitfähigkeit geschaffen.So far, such electrical coils have been in watertight gunmetal
or sheet metal housings arranged with potting compound, but this would not result in any coil envelopes
achieved. especially not for AC coils, all of which are listed
Meet requirements, there. a metal housing because of the induction linkage
- Can only be used with caution. because metal casing is practically a short-circuited
Represent a turn. -For coils for AC coils or contactors
or relays, the same applies, so that especially for this area coil housings or
insulative coil jackets are more desirable, all of the above
Meet demands. It is already known to use the coil windings
an elastic plastic layer to 'surround, consisting of an inner one, the
Windings of the coil adjacent, relatively thin layer of less elastic
but electric. stronger material and made of a more elastic one; but electric
less firm layer. This multi-layer coating will probably be a good one
electrical insulation even when the individual lead wires move against each other
achieved. Good heat dissipation and protection against external stress is essential
but not guaranteed. It is also known to have a head with a double
To provide a layer of lacquer, namely with a thin base layer of a heat-resistant
and electrically high-quality paint and an outer top layer made of a filler
containing lacquer higher heat dissipation capacity. This will probably make a single one
Conductor created with good insulation and heat dissipation ability.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine ganze Spule oder Wicklung zu schaffen,
bei der es neben der elektrischen Isolierung und der Wärmeableitung auch darauf
ankommt, daß die Reibung benachbarter Windungen verhindert wird und daß die Spule
in ihrer Gesamtheit vor dem Eindringen von Feuchtigkeit, vor Stößen und Schlägen
geschützt wird bzw. daß vorkommende derartige äußere Beanspruchungen die Spule nicht
beeinträchtigen.The object of the invention is to create a whole coil or winding,
in addition to electrical insulation and heat dissipation, it is also important
arrives that the friction of adjacent turns is prevented and that the coil
in their entirety against the ingress of moisture, bumps and knocks
is protected or that occurring such external stresses do not affect the coil
affect.
Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrschichtige Ummantelung aus
Kunststoffen auf der Basis von ungesättigten Polyesterharzen für elektrische Spulen
und Wicklungen, wobei eine innere, den Windungen der Spule benachbarte, verhältnismäßig
dünne Schicht eine hohe elektrische Isolierfähigkeit besitzt und darüber mindestens
eine weitere angeordnet ist. Erfindungsgemäß folgen bei dieser Ummantelung der inneren
Schicht eine mittlere mit guter Wärmeleitfähigkeit und dieser eine äußere mit hoher
mechanischer Festigkeit und großer Oberflächenhürte, wobei die gewünschten Eigenschaften
in bekannter Weise durch Zugabe von Füllstoffen erzielt werden. Dadurch erderreicht,
daß die im Spulenkörper entwickeIte Wärme rasch nach außen abgeleitet wird. Die
äußerste Schicht mit ihrer hohen mechanischen Festigkeit und großen Oberflächenhärte
verleiht der ganzen Spule einen verstärkten Halt und schützt sie gegen mechanische
Beanspruchung von außen her und vor Beschädigungen aller Art. Da die Gestaltung
der Spulen, ihre Anwendung und ihre Beanspruchung sehr unterschiedlich ist, richtet
sich die Gestaltung der Ummantelung nach den jeweiligen Verhältnissen. Im einen
Extremfall können die Schichten mit guter Wärmeleitfähigkeit und 'hoher mechanischer
Festigkeit zu einer einzigen Schicht vereinigt werden, wobei
die
Füllstoffe je nach der gewünschten Isolation, dem Temperaturgradienten und der mechanischen
Festigkeit gegeneinander abgestimmt sind. Im anderen Extremfall können mehrere mittlere
oder äußere Schichten angeordnet werden. Dabei werden die Eigenschaften der aufeinanderfolgenden
Schichten zweckmäßig schrittweise aufeinander abgestimmt, beispielsweise von innen
nach außen zunehmende Wärmeleitfähigkeit und später mechanische Festigkeit bei abnehmender
Isolationsfähigkeit. Es ist bereits bekannt, die Kunststoffummantelung als Mittel
zur Verbindung oder Halterung von Einzelteilen, wie Spulenanschlüssen, zu verwenden.
Die mehrschichtige Ummantelung gibt die Möglichkeit, die jeweils günstigste Schicht
dafür zu benutzen, also in den Fällen, bei denen es auf eine gute elektrische Isolierung
ankommt, die innere Schicht, in den Fällen der reinen Befestigung die äußere Schicht.The invention relates to a multilayer covering
Plastics based on unsaturated polyester resins for electrical coils
and windings, with an inner one adjacent to the turns of the coil, relatively
thin layer has a high electrical insulation capacity and above that at least
another is arranged. According to the invention, the inner ones follow in this sheathing
Layer a medium with good thermal conductivity and this an outer one with high
mechanical strength and large surface hardness, with the desired properties
can be achieved in a known manner by adding fillers. Thereby achieved,
that the heat developed in the coil body is quickly dissipated to the outside. the
outermost layer with its high mechanical strength and great surface hardness
gives the whole coil a stronger hold and protects it against mechanical
External stress and damage of all kinds. As the design
of the coils, their application and their stress is very different
the design of the sheathing depends on the respective conditions. In one
In extreme cases, the layers with good thermal conductivity and 'high mechanical
Strength can be combined into a single layer, with
the
Fillers depending on the desired insulation, the temperature gradient and the mechanical
Strength are matched to each other. In the other extreme case, several middle
or outer layers are arranged. In doing so, the properties of the successive
Layers expediently coordinated step by step, for example from the inside
outwardly increasing thermal conductivity and later mechanical strength with decreasing
Isolation ability. It is already known to use the plastic coating as a means
to connect or hold individual parts, such as coil connections.
The multi-layer coating gives the option of choosing the most favorable layer in each case
to be used for this, i.e. in cases where there is good electrical insulation
arrives, the inner layer, in the cases of pure fastening the outer layer.
Weitere Einzelheiten werden für einige Ausführungsbeispiele an Hand
der Zeichnung erläutert. Es bedeutet Abb. 1 die Hälfte einer vielseitig verwendbaren
elektrischen Spule im Querschnitt, Ab, 2 die Feldspule eines elektrischen Bahnmotors,
Abb.3 eine elektrische Spule im Querschnitt mit einer Kabelausführung, Abb. 4 eine
elektrische Spule mit einer in der hochisolierenden innersten Schicht eingegossenen
Kabelanschlußklemme, Abb. 5 die Spule für einen Elektromagneten, die mit dem lamellierten
Eisenkern zu einer Einheit vergossen ist.Further details are given for some exemplary embodiments
the drawing explained. It means Fig. 1 half of a versatile
electric coil in cross section, Ab, 2 the field coil of an electric train motor,
Fig.3 an electrical coil in cross section with a cable outlet, Fig. 4 a
electrical coil with one cast in the highly insulating innermost layer
Cable terminal, Fig. 5 the coil for an electromagnet, which is laminated with the
Iron core is cast into a unit.
In allen Ausführungsbeispielen ist die Spule 1, die aus einzelnen
gegeneinander isolierten Drähten gebildet ist, von. der Schicht 2 aus elektrisch
gut isolierendem Kunststoff umgeben. Die mittlere Schicht mit hcher Wärmeleitfähigkeit
und die äußere Schicht mit hoher mechanischer Festigkeit sind der Einfachheit halber
als eine Schicht dargestellt und mit 3 bezeichnet. Wenn bei der Spule, wie in Abb.
1 gezeigt ist, zur Dämpfung der beim An- und Abschalten entstehenden Induktionsspannungen
um die Kunststoffummantelung 3 eine zweiteilige Dämpferwicklung 9, 10 aus Metallblech
gelegt ist, die einen zusätzlichen Schutz gegen Schlag und Stoß bildet, braucht
an den vom Metall umgebenen Stellen die äußere mechanisch feste Schicht nicht so
groß zu sein wie bei den Spulen der übrigen Ausführungsbeispiele nach den Abb.2
bis 5.In all exemplary embodiments, the coil 1, which consists of individual
is formed from mutually insulated wires. the layer 2 made of electrical
surrounded by well-insulating plastic. The middle layer with high thermal conductivity
and the outer layer with high mechanical strength are for convenience
shown as a layer and denoted by 3. When the coil, as shown in Fig.
1 is shown, for damping the induction voltages that arise when switching on and off
around the plastic casing 3 is a two-part damper winding 9, 10 made of sheet metal
is placed, which forms additional protection against shock and impact, needs
at the places surrounded by the metal the outer mechanically strong layer is not so
to be large as in the coils of the other embodiments according to Fig.2
until 5.
Eine Ausführung, bei der die Spule 1 auf dem Polkern, 6 sitzt, zeigt
Abb.2. Die Verwendung der Kunststoffummantelung als Befestigungsmittel für Einzelteile
zeigen die Abb.3 bis 5. Bei der Kabelausführung 4 der Spule nach Abb. 3 kommt es
weniger darauf an, daß die Kabelausführung gut isoliert ist, sondern mehr darauf,
daß sie fest verankert ist. In diesem Falle dient daher die äußerste Schicht hoher
mechanischer Festigkeit als Verbindungsmittel. Bei der Spule nach Abb.4 sind die
Spulenenden direkt mit den Anschlußklemmen 5 fest verbunden und damit stromführend.
Als Verbindungsmittel dient daher hier die innere hochisolierende Schicht z. Bei
dem Elektromagneten der Abb. 5 mit der Spule 1 und dem lamellierten Eisenkern 7
dient die hochisolierende Schicht 2 zugleich zur Verbindung der lamellierten Eisenbleche,
indem sie die Bohrungen 8 der Bleche nietartig durchdringt. Dieser inneren Schicht
2 folgen wiederum die mittlere Sc'hic'ht mit der guten Wärmeleitfähigkeit und die
Schicht mit der hohen mechanischen Festigkeit.An embodiment in which the coil 1 is seated on the pole core 6 shows
Fig 2. The use of the plastic coating as a fastening means for individual parts
Fig. 3 to 5 show. With cable version 4 of the coil according to Fig. 3 it occurs
it is less important that the cable version is well insulated, but more that
that it is firmly anchored. In this case, therefore, the outermost layer serves higher
mechanical strength as a connecting means. In the case of the coil according to Fig
Coil ends firmly connected directly to the terminals 5 and thus live.
The inner highly insulating layer z. at
the electromagnet of Fig. 5 with the coil 1 and the laminated iron core 7
the highly insulating layer 2 also serves to connect the laminated iron sheets,
by penetrating the bores 8 of the metal sheets like a rivet. That inner layer
2, in turn, are followed by the middle layer with the good thermal conductivity and the
Layer with high mechanical strength.