DE102009017042A1 - Endkappe für eine Spulenwicklung und Verfahren zur Herstellung von Spulen - Google Patents

Endkappe für eine Spulenwicklung und Verfahren zur Herstellung von Spulen Download PDF

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DE102009017042A1
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Theodoros Koidis
Ernst Höfer
Raymond Kiener
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Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
Vossloh Schwabe GmbH
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Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Spule (10) einer Endkappe (15) zum Schutz eines Wicklungsabschnitts (14) einer Spulenwicklung (11). Ein Kappeninnenbereich (16) ist durch mehrere Kappenwandabschnitte (17) begrenzt. In der Endkappe (15) sind zwei Durchtrittsöffnungen (23) vorgesehen, zwischen denen im Kappeninnenbereich (16) ein Durchgang (35) gebildet ist, in dem der zu schützende Wicklungsabschnitt (14) verläuft. Zwischen den beiden Durchtrittsöffnungen (23) ist ein Stützelement (36) angeordnet, an dem wenigstens ein Vorspannteil (37) befestigt ist. Das Vorspannteil (37) ragt in seiner entspannten Ruhestellung in den Durchgang (35) hinein und ist entgegen einer Vorspannkraft aus seiner Ruhestellung heraus zum Stützelement (36) hin verlagerbar. Durch dieses elastisch vorgespannte Vorspannteil (37) kann ein Spielausgleich zwischen der Endkappe (15) und einem Blechpaket einer Spule erreicht werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft zum einen eine Endkappe für eine Spulenwicklung. Solche Endkappen werden beispielsweise bei Vorschaltgeräten verwendet, um den Wicklungsabschnitt der Spulenwicklung zu schützen, der aus dem Blechpaket der Spule herausragt. Solche Endkappen können auch für Spulen von Transformatoren verwendet werden. Die Erfindung betrifft zum anderen die Herstellung einer Spule.
  • Bekannte Endkappen werden auf den betreffenden Wicklungsabschnitt der Spulenwicklung von einer Seite her aufgesteckt und schließen unmittelbar an das Blechpaket der Spule an. Dabei kann es durch Material- und Fertigungstoleranzen zu einem unerwünschten Spiel zwischen der Endkappe und dem Blechpaket kommen. Des Weiteren ist es wegen der Material- und Fertigungstoleranzen notwendig, die Spule und insbesondere das Blechpaket überzudimensionieren, um auch bei ungünstigen Toleranzen die vorgeschriebene maximale Verlustleistung einhalten zu können.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Endkappe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 gelöst.
  • Die Endkappe weist zwei beabstandete, in einen Kappeninnenbereich einmündende Durchtrittsöffnung auf, so dass ein Durchgang im Kappeninneren zwischen den beiden Durchgangsöffnungen gebildet ist, in dem der zu schützende Windungsabschnitt angeordnet werden kann. Zwischen den beiden Durchtrittsöffnungen ist ein Stützelement vorgesehen, an dem mindestens ein zum Durchgang hin elastisch vorgespanntes und in entspannter Ruhestellung in den Durchgang hineinragendes Vorspannteil sitzt. Der im Durchgang angeordnete Wicklungsabschnitt wird durch das Vorspannteil beaufschlagt. Auf der Außenseite der Endkappe stützt sich diese am Blechpaket ab. Durch die elastische Vorspannkraft des Vorspannteils und durch ein gewisses Spiel zwischen Wicklungsabschnitt und Durchgang im Kappeninneren kann die Variation in der Länge des Blechpaketes ausgeglichen werden. Es ist dadurch sicher gestellt, dass die Endkappe am Blechpaket anliegt und kein Spalt zwischen dem Blechpaket und der Endkappe entstehen kann. Verändert sich die Länge des Blechpakets aufgrund von Material- oder Fertigungstoleranzen, so stellt die erfindungsgemäße Endkappe sicher, dass sie spaltfrei am Blechpaket anliegt.
  • Die Endkappe besteht vorteilhafter Weise aus nicht leitendem Material, insbesondere Kunststoff. Vorzugsweise besteht die Endkappe aus einem einzigen Teil und ist insbesondere von einem Spritzgussteil gebildet, was deren Herstellung in großen Stückzahlen effizient und kostengünstig macht.
  • Die Endkappe kann eine Montageöffnung aufweisen, die in den Kappeninnenbereich mündet, wobei die beiden Durchtrittsöffnungen zur Montageöffnung hin offen sind. Auf diese Weise kann die Endkappe einfach mit der Montageöffnung auf den zu schützenden Wicklungsabschnitt der Spulenwicklung aufgesteckt werden.
  • Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das Stützelement von einem sich zwischen den beiden Durchtrittsöffnungen erstreckenden Kappenwandabschnitt gebildet ist. An diesem Kappenwandabschnitt ist das Vorspannteil angeordnet. Die vom Vorspannteil auf den im Durchgang befindlichen Wicklungsabschnitt ausgeübte Vorspannkraft drückt dann den Kappenwandabschnitt zwischen den Durchtrittsöffnungen mit seiner Außenfläche gegen das Blechpaket. Eine solche Endkappe gewährleistet eine spaltfreie Anlage am Blechpaket und ist gleichzeitig Platz sparend realisierbar.
  • Die beiden Durchtrittsöffnungen können in einer gemeinsamen Ebene liegen und sind insbesondere auf der Seite der Endkappe angeordnet, die dem Blechpaket zugeordnet ist. Auf diese Weise befindet sich der gesamte außerhalb des Blechpakets verlaufende Wicklungsabschnitt der Spulenwicklung im Kappeninneren und ist vor äußeren Einwirkungen geschützt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Vorspannteil an einem am Stützelement befestigten Lagerteil schwenkbar angeordnet. Das Lagerteil kann sich dabei parallel zu der Ebene erstrecken, in der die beiden Durchtrittsöffnungen liegen. Das Vorspannteil kann in seiner entspannten Ruhestellung ausgehend vom Befestigungsteil schräg zur Erstreckungsebene der Durchtrittsöffnungen in den Kappeninnenraum hinein verlaufen. Bei einer solchen Anordnung können das Vorspannteil und das Lagerteil sehr einfach aus einem Stück fügeflächenfrei hergestellt werden, beispielsweise als gemeinsames Spritzgussteil. Insbesondere kann die gesamte Endkappe aus einem einzigen Spritzgussteil hergestellt sein.
  • Das Lagerteil weist vorzugsweise ein frei zugängliches Ende mit einer Endfläche auf, die innerhalb des Kappeninnenraums angeordnet ist. Die Endfläche ist insbesondere von der Montageöffnung der Endkappe her zugänglich. Wenn die Endkappe als Spritzgussteil hergestellt ist, können diese Endflächen als Auswerferflächen dienen, an denen Auswerferstifte der Spritzgussform angreifen, um die Endkappe aus der Spritzgussform heraus zu befördern.
  • Zur Erreichung der gewünschten elastischen Eigenschaften kann das Vorspannteil in seinem dem Lagerteil zugeordneten Endbereich einen in etwa parallel zum Lagerteil verlaufenden Schlitz aufweisen. Das Vorspannteil ist in diesem Endbereich verjüngt. Anstelle eines Schlitzes können auch mehrere Schlitze oder eine ringsumlaufende Kerbe vorgesehen sein.
  • Es ist ferner vorteilhaft, wenn am Stützelement eine Vertiefung vorhanden ist, in die das Vorspannelement aus seiner Ruhelage heraus gegen die elastische Vorspannkraft verlagerbar ist. Dadurch entsteht ein ausreichend großer Bereich, in dem sich das Vorspannelement elastisch bewegen kann, um das Spiel zwischen Endkappe und Blechpaket auszugleichen.
  • Spulen werden maschinell hergestellt und beispielsweise in Vorschaltgeräten oder in Transformatoren eingesetzt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Spulen wird zunächst eine Spulenwicklung erzeugt und in die Wicklungsfenster eines Blechpakets eingesetzt. Anschließend wird eine die Verlustleitung der Spule beschreibende Größe, beispielsweise der sogenannte Kaltverlust, ermittelt und mit einem Sollwertbereich verglichen. Ein die Verlustleitung der Spule beeinflussender Herstellungsparameter, vorzugsweise die Länge des Bleckpakets, die beispielsweise sehr einfach durch die Anzahl der das Blechpaket bildenden Bleche verändert werden kann, wird für die Herstellung von nachfolgenden Spulen verändert, wenn die die Verlustleitung der Spule beschreibende Größe außerhalb des zulässigen Sollwertbereichs liegt. Die Anzahl der Bleche kann erhöht oder verringert werden, abhängig davon, ob die die Verlustleitung der Spule beschreibende Größe über oder unterhalb des Sollwertbereichs liegt. Dadurch kann der Materialverbrauch sehr gering gehalten werden und gleichzeitig wird die Einhaltung der vorgeschriebenen maximalen Verlustleitung gewährleistet. Eine vorsorgliche Überdimensionierung der Spule und insbesondere des Blechpakets zur Einhaltung der vorgeschriebenen maximalen Verlustleistung ist nicht notwendig.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Endkappe anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die Beschreibung beschränkt sich dabei auf wesentliche Einzelheiten von Ausführungsformen und sonstigen Gegebenheiten. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Die Zeichnung offenbart weitere Einzelheiten und ist ergänzend heran zu ziehen. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Draufsicht auf eine Spule, die mit zwei Endkappen versehen ist,
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Endkappe,
  • 3 eine Ansicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Endkappe durch deren Montageöffnung ins Gehäuseinnere,
  • 4 das Ausführungsbeispiel der Endkappe nach 3 in einer perspektivischen Darstellung,
  • 5 eine perspektivische Detaildarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Vorspannteils der Endkappe gemäß der 3 und 4,
  • 6 eine perspektivische Detaildarstellung einer alternativen Ausführungsform eines Vorspannteils und
  • 7 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Spule.
  • Für viele elektrische Geräte, wie zum Beispiel Transformatoren oder Vorschaltgeräte für Gasentladungslampen werden Spulen 10 benötigt. Die Spule 10 weist eine Spulenwicklung 11 und ein Blechpaket 12 auf, das zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten aus einer Vielzahl von Blechen 13 jeweils gleicher Kontur besteht. Im Blechpaket 12 sind zwei beispielsgemäß parallel und in Längsrichtung verlaufende Wicklungsfenster vorhanden, durch die die ringförmige Spulenwicklung 11 verläuft, wie dies in 1 schematisch gezeigt ist. Die Anzahl der Bleche 13 sowie deren Dicke bestimmen die Länge L des Blechpakets 12. Die Bleche 13 bestehen aus zwei Teilen, so dass die Spulenwicklung 11 in die Wicklungsfenster eingesetzt werden kann. Anschließend werden diese durch die jeweils anderen Teile der Bleche 13 verschlossen. Die Bleche 13 können beispielsweise als sogenannten E-I-Bleche ausgeführt sein.
  • Der jeweils außerhalb der Wicklungsfenster des Blechpakets 12 verlaufende Wicklungsabschnitt 14 der Spulenwicklung 11 wird auf beiden Seiten des Pakets 12 von einer Endkappe 15 geschützt, die auf den jeweiligen Wicklungsabschnitt 14 aufgesteckt ist. Die Endkappen 15 sollen dabei unmittelbar ohne Bildung eines Spalts am Blechpaket 12 anliegen. Dies ist notwendig um störende Geräusche beim Betrieb des mit der Spule 10 ausgestatteten elektrischen Geräts zu vermeiden.
  • Die Endkappe 15 weist einen Kappeninnenbereich 16 auf, der durch mehrere Kappenwandabschnitte 17 begrenzt ist. Die Endkappe 15 ist von einer Seite her zum Kappeninnenbereich 16 hin offen, wobei diese Öffnung die Montageöffnung 18 darstellt. Der der Montageöffnung 18 gegenüberliegende Kappenwandabschnitt 17 bildet den Kappenboden 19. Vom Rand des Kappenbodens 19 ragen auf gegenüberliegenden Seiten zwei Seitenwände 20 nach oben, die durch eine Rückwand 21 mit einander verbunden sind. Auf der der Rückwand 21 gegenüberliegende Seite ist ein Kappenwandabschnitt 17 vorgesehen, der vom Rand des Kappenbodens 19 parallel zur Rückwand 21 nach oben ragt und eine Vorderwand 22 darstellt. Die Vorderwand 22 ist mit Abstand zu den beiden Seitenwänden 20 angeordnet, wodurch zwischen jeder der beiden Seitenwände 20 und der Vorderwand 22 jeweils eine Durchtrittsöffnung 23 gebildet ist. Die beiden Durchtrittsöffnungen 23 sind von Kanten der Vorderwand 22, dem Kappenboden 19 und jeweils einer der Seitenwände 20 an drei Seiten begrenzt und mithin zur Montageöffnung 18 hin offen.
  • Der Kappenboden 19 ist im Wesentlichen trapezförmig konturiert. Die beiden Seitenwände 20 verlaufen von ihrem die Durchtrittsöffnung 23 begrenzenden Ende schräg zur Rückwand 21 hin, wobei die Breite der Endkappe 15 von einer Seitenwand zur anderen Seitenwand 20 gemessen zur Rückwand 21 hin abnimmt. Die Vorderwand 22 ist im Wesentlichen rechteckförmig konturiert. Zur Erhöhung der Stabilität der Endkappe 15 weisen die beiden Seitenwände 20 benachbart zur jeweiligen Durchtrittsöffnung 23 einen verdickten Endabschnitt 25 auf. Zur Wärmeabfuhr sind im Eckbereich zwischen Rückwand 21 und Kappenboden 19 mehrere Durchbrechungen 26 vorhanden, um die Luftzirkulation zu verbessern.
  • In der Rückwand 21 sind weiterhin wenigstens zwei und beispielsgemäß vier Anschlussöffnungen 27 vorgesehen, um elektrische Anschlussleitungen für die Spulenwicklung aus dem Kappeninnenbereich 16 herausführen zu können. Auf der dem Kappeninnenbereich 16 entgegen gesetzten Außenseite 28 der Rückwand 21 ist benachbart zu jeder Anschlussöffnung 27 jeweils ein Halteelement 30 vorgesehen, das quer und im Wesentlichen rechtwinklig von der Rückwand 21 wegragt. Das Halteelement 30 hat eine rinnenähnliche Gestalt, in die die aus dem Kappeninnenbereich 16 herausgeführte Anschlusslei tung eingelegt werden kann. Die Anschlussöffnungen 27 werden an der Rückwand 21 von wenigstens einem und beispielsgemäß zwei Rastelementen 31 begrenzt. Die Rastelemente 31 ragen von zwei gegenüberliegenden Seiten her mit Abstand zum Halteelement 30 über die Anschlussöffnung 27. In Erstreckungsrichtung der Rückwand 21 sind die Rastelemente 31 elastisch federnd beweglich, so dass eine Anschlussleitung zwischen jeweils zwei Rastelementen 31 hindurch in die Anschlussöffnung 27 eingedrückt und dort gehalten werden kann. Dabei liegt die Anschlussleitung außerhalb des Kappeninnenbereichs 16 in der rinnenähnlichen Vertiefung des jeweiligen Haltelements 30. Die Haltelemente 30 können gleichzeitig als Aufsteckzapfen für weitere Bauteile dienen, wie zum Beispiel Lästerklemmen oder Ähnliches.
  • Zwischen den beiden Durchtrittsöffnungen 23 ist im Kappeninnenbereich 16 ein Durchgang 35 für den durch die Endkappe 15 zu schützenden Wicklungsabschnitt 14 der Spulenwicklung 11 gebildet. Der Wicklungsabschnitt 14 hat einen in etwa U-förmigen Verlauf, so dass auch der Durchgang 35 eine entsprechende Form aufweist. Der Durchgang 35 ist somit der Teil des Kappeninnenbereichs 16, in dem der zu schützende Wicklungsabschnitt 14 durch den Kappeninnenbereich 16 verläuft. Der Wicklungsabschnitt 14 ist mit Spiel zwischen Vorderwand 22 und Rückwand 21 im Durchgang 35 angeordnet.
  • Die Vorderwand 22 zwischen den beiden Durchtrittsöffnungen 23 bildet ein Stützelement 36, an dem ein Vorspannteil 37 angeordnet ist. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind am Stützelement 36 zwei Vorspannteile 37 vorgesehen, die jeweils im Bereich neben der zugeordneten Durchtrittsöffnung 23 angeordnet sind. Die beiden Vorspannteile 37 sind über jeweils ein Lagerteil 38 mit dem Stützelement 36 verbunden. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Lagerteil 38 in Form eines Zylinders gestaltet, der sich parallel zur Vorderwand 22, die das Stützelement 36 bildet, erstreckt und die jeweils zugeordnete Durchtrittsöffnung 36 begrenzt. Das Vorspannteil 37 ragt in seiner entspannten Ruhestellung schräg zu der Ebene, in der sich die beiden Durchtrittsöffnungen 23 erstrecken, in den Kappeninnenraum 16 und mithin in den Durchgang 35 hinein. Dabei erstrecken sich die Vorteilteile 37 jeweils von der unmittelbar benachbarten Durchtrittsöffnung 23 weg. Die beiden Erstreckungsebenen, in denen sich die beiden Vorspannteile 37 erstrecken, schneiden sich im Kappeninnenbereich 16 in etwa in der Mitte der Endkappe 15 zwischen den beiden Seitenwänden 20.
  • Das Vorspannteil 37 ist in seiner bevorzugten Ausführungsform plattenartig gestaltet. Es weist eine rechteckförmige Kontur auf. Das Vorspannteil 37 ist gegenüber dem Stützelement 36 verlagerbar und beispielsgemäß verschwenkbar am Lagerteil 38 befestigt. Es erstreckt sich oberhalb des Kappenbodens 19 mit geringem Abstand zu diesem in eine Tiefenrichtung T und schließt in Tiefenrichtung T in etwa auf eine Höhe mit dem Lagerteil 38 ab. Das Lagerteil 38 weist an diesem freien Ende eine beim bevorzugten Ausführungsbeispiel in etwa kreisrunde Endfläche 40 auf. Die Endfläche 40 befindet sich innerhalb der Außenkonturen der Endkappe 15 und mithin im Kappeninnenbereich 16.
  • Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist an jedem Lagerteil 38 jeweils nur ein Vorspannteil 37 angeordnet. Alternativ hierzu wäre es auch möglich über die Länge des Lagerteils 38 verteilt mehrere separate Vorspannteile 37 vorzusehen.
  • In dem von der Vorderwand 22 gebildeten Stützelement 36 ist jeweils benachbart zu den Lagerteilen 38 eine Ver tiefung 43 eingebracht. Diese Vertiefung 43 verhindert das Anschlagen des jeweiligen Vorspannteils 37 an der Vorderwand 22, wenn es aus seiner Ruhestellung heraus zur Vorderwand 22 hin verlagert bzw. verschwenkt wird. Die Vertiefung 43 erstreckt sich in Tiefenrichtung T vom Kappenboden 19 bis zur Montageöffnung 15 hin über die gesamte Länge der Vorderwand 22. Die Breite der Vertiefung 43 entspricht zumindest der Länge des Vorspannteils 37 vom Lagerteil 40 bis zu seinem äußeren freien Ende 45 gemessen.
  • Um eine gute Schwenkbarkeit und eine ausreichende Elastizität des Vorspannteils 37 zu erreichen, ist das Vorspannteil 37 an dem Ende, an dem es mit dem Lagerteil 38 verbunden ist, verjüngt und weist beispielsgemäß einen parallel zum Lagerteil 38 verlaufenden Schlitz 46 auf. Der Schlitz 46 ist zum Stützelement 36 hin offen. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Schlitz 46 kantenlos ausgebildet und formt eine rinnenähnliche Vertiefung in das Vorspannteil 37. Die Tiefe des Schlitzes 46 und auch dessen Breite bestimmen die Elastizität und die Vorspannkraft des Vorspannteils 37. Der Schlitz 46 bestimmt auch die Schwenkachse, um die sich das Vorspannteil 37 aus seiner Ruhestellung heraus in Richtung zum Stützelement 36 bzw. In Richtung der Vertiefung 43 hin verschwenken lässt. Die Schwenkachse ist allerdings anders als bei einem Gelenk nicht in jeder Schwenklage des Vorspannteils 37 identisch, sondern verschiebt sich abhängig von der Schwenklage des Vorspannteils 37.
  • Anstelle des Schlitzes 46 könnte auch eine andere Verjüngung, wie zum Beispiel eine ringsumlaufende Kerbe vorgesehen werden.
  • Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel nach 5 ist die Endfläche 40 des Lagerteils 38 eben ausgebildet und er streckt sich in etwa parallel zur Montageöffnung 18 bzw. zum Kappenboden 19. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Endfläche 40 in etwa kreisrund konturiert.
  • In Abwandlung zum bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Endfläche 40 alternativ auch abgerundet ausgeführt sein und eine eher rechteckförmige Kontur mit einer oder mehreren abgerundeten Eckbereichen aufweisen, wie dies am Beispiel von 6 dargestellt ist.
  • Die Endkappe 15 funktioniert wie folgt:
    Zur Montage der Endkappe 15 wird diese auf den jeweils zugeordneten Wicklungsabschnitt 14 der Spulenwicklung 11 über die Montageseite 18 aufgesteckt. In aufgesteckter Gebrauchslage durchgreift der Wicklungsabschnitt 14 die beiden Durchtrittsöffnungen 23. Die freien äußeren Enden 45 der Vorspannteile 37 gelangen mit dem Wicklungsabschnitt 14 in Kontakt und werden elastisch federnd Richtung der Vertiefung 43 bzw. des Stützelements 36 hin ausgelenkt. Durch die elastische Vorspannkraft, die die Vorspannteile 37 auf den Wicklungsabschnitt 14 ausüben, und das Spiel zwischen Endkappe 15 und Wicklungsabschnitt 14 wird die Endkappe 15 vom Wicklungsabschnitt 14 weg in Richtung zum Blechpaket 12 hin bewegt, bis die Außenseite 50 der Vorderwand 22 der Endkappe 15 am Blechpaket 12 anliegt. Auf diese Weise ist sicher gestellt, dass zwischen den Endkappe 15 und dem Blechpaket 12 kein Spalt verbleibt. Dadurch können Variationen in der Länge des Blechpakets 12 zwischen den beiden Endkappen 15 von bis zu etwa 3 mm ausgeglichen werden. Jede Endkappe 15 kann somit einen Spielausgleich von etwa 1 bis 2 mm durch die elastisch vorgespannten Vorspannteile 37 erreichen.
  • Vorzugsweise sind die Vorspannteile 37 und die Lager teile 38 einteilig ohne Fügestellen ausgebildet. Das heißt zwischen dem Vorspannteil 37 und dem Lagerteil 38 bestehen keine Fügeflächen durch Kleben, Schweißen oder eine ähnliche Verbindungsart. Insbesondere ist die gesamte Endkappe 15 aus einem einzigen einstückigen Teil fügeflächenfrei hergestellt. Beim Ausführungsbeispiel ist die Endkappe 15 aus einem einheitlichen, nicht-leitenden Material, beispielsweise Kunststoff hergestellt. Die beispielsgemäße Endkappe 15 ist durch ein Spritzgussteil gebildet. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel dienen die beiden Endflächen 40 der Lagerteile 38 als Auswerferflächen für Auswerferstifte der Spritzgussform, um die in der Spritzgussform hergestellte Endkappe 15 aus dieser heraus zu befördern. Das Herausbefordern der Endkappe 15 aus der Spritzgussform beim Herstellungsprozess ist dadurch vereinfacht, dass die Endflächen 40 parallel zur Montageöffnung 18 und zum Kappenboden 19 verlaufen und innerhalb der Außenkontur der Endkappe 15 angeordnet sind.
  • Die Spulen 10 werden maschinell hergestellt. Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den Materialverbrauch so gering wie möglich zu halten. Eine Überdimensionierung der Spule, um sicherzustellen, dass die vorgeschriebene maximale Verlustleistung erreicht wird ist nicht mehr notwendig. Nach der Herstellung einer Spule 10 wird deren Verlustleistung ermittelt. Entspricht diese nicht den Anforderungen wird die Länge L des Blechpakets 12 angepasst, insbesondere durch Erhöhen oder Verringern der vorgesehenen Anzahl an das Blechpaket 12 bildenden Blechen 13. In 7 ist ein Ausführungsbeispiel eines Herstellungsverfahrens für Spulen 10 anhand eines Flussdiagramms dargestellt.
  • In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird eine ringförmige Spulenwicklung 11 erzeugt, die beispielsgemäß die Form einer Rennbahn aufweist. Gleichzeitig hierzu wird in einem zweiten Verfahrensschritt S2 ein Blechpaket 12 aus einer voreingestellten Anzahl von Blechen 13 hergestellt. In Abwandlung zum dargestellten Ausführungsbeispiel können die ersten beiden Verfahrensschritte S1, S2 in beliebiger Reihenfolge auch nacheinander ausgeführt werden.
  • Anschließend wird die Spulenwicklung 11 in einem dritten Verfahrensschritt S3 in die beiden Wicklungsfenster des Blechpakets 12 eingesetzt und die Wicklungsfenster geschlossen.
  • Die außerhalb des Blechpakets 12 befindlichen beiden Wicklungsabschnitte 14 werden in einem darauffolgenden vierten Verfahrensschritt 54 durch Aufstecken von jeweils einer Endkappe 15 geschützt. Die beiden Endkappen 15 liegen dabei spaltfrei am jeweils benachbarten Blech 13 des Blechpakets 12 an.
  • In einem fünften Verfahrensschritt S5 wird eine die Verlustleistung im Betrieb der Spule 10 beschreibende Messgröße M gemessen, beispielsgemäß der sogenannte Kaltverlust, der in einem vorgegebenen Zusammenhang mit der Verlustleistung steht.
  • Diese Messgröße M wird anschließend in einem sechsten Verfahrensschritt S6 mit einem vorgegebenen Sollwertbereich D verglichen. Befindet sich die Messgröße M innerhalb des Sollwertbereichs D, bleiben die Herstellungsparameter der Maschine für die Produktion weiterer Spulen 10 unverändert und das Herstellungsverfahren beginnt wieder mit dem ersten bzw. zweiten Verfahrensschritt S1 bzw. S2.
  • Liegt die Messgröße M außerhalb des Sollwertbereichs D, so erfolgt in einem siebten Verfahrensschritt S7 eine Anpassung zumindest eines Herstellungsparameters der Ma schine für die Produktion weiterer Spulen. Dabei wird beim Ausführungsbeispiel die Vorgabe für die Länge L des Blechpakets 12 verändert. Die Länge L des Blechpakets 12 ergibt sich aus der Dicke und der Anzahl der Bleche 13. Liegt der Messwert M oberhalb des Sollwertbereichs D und ist die Verlustleistung daher zu groß, wird die Länge L des Blechpakets vergrößert durch Erhöhung der vorgegebenen Anzahl von das Blechpaket 12 bildenden Blechen 13. Liegt der Messwert M hingegen unterhalb des Sollwertbereichs D und ist die Verlustleistung daher kleiner als notwendig, wird die Länge L des Blechpakets 12 verringert durch Verringerung der vorgegebenen Anzahl von Blechen 13.
  • Die darauffolgenden Spulen 10 werden dann beginnend mit dem ersten und zweiten Verfahrensschritt S1, S2 mit der geänderten, neu vorgegebenen Anzahl von Blechen 13 hergestellt. Auf diese Weise wird Material eingespart und dennoch die geforderte maximale Verlustleistung erreicht. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Endkappen 15 für die Spulen 10 ist eine spaltfreie Anlage der Endkappen 15 am Blechpaket 12 gewährleistet, auch wenn die Länge der Blechpakete 12 im Laufe des Betriebs der Maschine variiert.
  • Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Spule 10 und eine Endkappe 15 zum Schutz eines Wicklungsabschnitts 14 einer Spulenwicklung 11. Ein Kappeninnenbereich 16 ist durch mehrere Kappenwandabschnitte 17 begrenzt. In der Endkappe 15 sind zwei Durchtrittsöffnungen 23 vorgesehen, zwischen denen im Kappeninnenbereich 16 ein Durchgang 35 gebildet ist, in dem der zu schützende Wicklungsabschnitt 14 verläuft. Zwischen den beiden Durchtrittsöffnungen 23 ist ein Stützelement 36 angeordnet, an dem wenigstens ein Vorspannteil 37 befestigt ist. Das Vorspannteil 37 ragt in seiner entspannten Ruhestellung in den Durchgang 35 hinein und ist entgegen einer Vorspannkraft aus seiner Ruhestellung heraus zum Stützelement 36 hin verlagerbar. Durch dieses elastisch vorgespannte Vorspannteil 37 kann ein Spielausgleich zwischen der Endkappe 15 und einem Blechpaket 12 einer Spule 10 erreicht werden.
  • 10
    Spule
    11
    Spulenwicklung
    12
    Blechpaket
    13
    Blech
    14
    Wicklungsabschnitt v. 11
    15
    Endkappe
    16
    Kappeninnenbereich
    17
    Kappenwandabschnitt
    19
    Kappenboden
    20
    Seitenwand
    21
    Rückwand
    22
    Vorderwand
    23
    Durchtrittsöffnung
    25
    Endabschnitt von 20
    26
    Durchbrechung
    27
    Anschlussöffnung
    30
    Halteelement
    31
    Rastelement
    35
    Durchgang
    36
    Stützelement
    37
    Vorspannteil
    38
    Lagerteil
    40
    Endfläche
    43
    Vertiefung
    45
    freies Ende v. 37
    46
    Schlitz
    L
    Länge von 12
    M
    Messgröße
    D
    Sollwertbereich
    S1–S7
    Verfahrensschritte
    T
    Tiefenrichtung

Claims (19)

  1. Endkappe (15) für eine Spulenwicklung (11), mit einem Kappeninnenbereich (16), der durch mehrere Kappenwandabschnitte (17) begrenzt ist, mit zwei mit Abstand zueinander angeordneten, in den Kappeninnenbereich (16) mündenden Durchtrittsöffnungen (23), so dass in der Endkappe (15) zwischen den beiden Durchtrittsöffnungen (23) ein Durchgang (35) für einen Wicklungsabschnitt (14) der Spulenwicklung (11) gebildet ist, mit einem zwischen den Durchtrittsöffnungen (23) angeordneten Stützelement (36), an dem mindestens ein zum Durchgang (35) hin elastisch vorgespanntes und in entspannter Ruhestellung in den Durchgang (35) hineinragendes Vorspannteil (37) sitzt.
  2. Endkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappe (15) aus nicht-leitendem Material besteht, insbesondere aus Kunststoff.
  3. Endkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappe (15) aus einem einzigen Teil besteht und insbesondere von einem Spritzgussteil gebildet ist.
  4. Endkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappe (15) eine Montageöffnung (18) aufweist, die in den Kappeninnenbereich (16) mündet, wobei die beiden Durchtrittsöffnungen (23) zur Montageöffnung (18) hin offen sind.
  5. Endkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (36) von einem sich zwischen den beiden Durchtrittsöffnungen (23) erstreckenden Kappenwandabschnitt (17, 22) gebildet ist.
  6. Endkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Durchtrittsöffnungen (23) in einer gemeinsamen Ebene liegen.
  7. Endkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannteil (37) an einem am Stützelement (36) befestigten Lagerteil (38) schwenkbar angeordnet ist.
  8. Endkappe nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Lagerteil (38) parallel zu der Ebene erstreckt, in der sich die beiden Durchtrittsöffnungen (23) erstrecken.
  9. Endkappe nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Vorspannteil (37) in seiner entspannten Ruhestellung ausgehend vom Lagerteil (38) schräg zu der Ebene, in der die Durchtrittsöffnungen (23) liegen, in den Kappeninnenraum (16) hinein erstreckt.
  10. Endkappe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerteil (38) ein frei zugängliches Ende mit einer Endfläche (40) aufweist, die innerhalb des Kappeninnenraums (16) angeordnet ist.
  11. Endkappe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannteil (37) in seinem dem Lagerteil (38) zugeordneten Endbereich einen in etwa parallel zum Lagerteil (38) verlaufenden Schlitz (46) aufweist.
  12. Endkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Stützelement (36) eine Vertiefung (43) vorhanden ist, in die das Vorspannelement (37) aus seiner Ruhelage heraus gegen die elastische Vorspannkraft verlagerbar ist.
  13. Spule, insbesondere für den Einsatz in einem Vorschaltgerät oder in einem Transformator, mit einer ein Blechpaket (12) durchsetzenden Spulenwicklung (11), deren außerhalb des Blechpakets (12) verlaufender Wicklungsabschnitt (14) durch eine Endkappe (15) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche geschützt ist.
  14. Verfahren zur Herstellung von Spulen (10), insbesondere für den Einsatz in einem Vorschaltgerät oder in einem Transformator, wobei eine Spulenwicklung (11) der Spule (10) erzeugt und in das Wicklungsfenster eines Blechpakets (12) eingesetzt wird, wobei anschließend eine die Verlustleitung der Spule (10) beschreibende Größe (M) ermittelt wird und mit einem Sollwertbereich (D) verglichen wird, wobei ein die Verlustleitung der Spule (10) beeinflussender Herstellungsparameter (L) für die Herstellung von nachfolgenden Spulen (10) verändert wird, wenn die die Verlustleitung der Spule (10) beschreibende Größe außerhalb des zulässigen Sollwertbereichs (D) liegt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) des Blechpakets (12) als der die Verlustleitung der Spule (10) beeinflussender Herstellungsparameter verwendet wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrößerung der Länge (L) des Blechpakets (12) die Anzahl der das Blechpaket (12) bildenden Bleche (13) erhöht wird und dass zur Verringerung der Länge (L) des Blechpakets (12) die Anzahl der das Blechpaket (12) bildenden Bleche (13) verringert wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) des Blechpakets (12) erhöht wird, wenn die die Verlustleitung der Spule (10) beschreibende Größe (M) oberhalb des Sollwertbereichs (D) liegt.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) des Blechpakets (12) verringert wird, wenn die die Verlustleitung der Spule (10) beschreibende Größe (M) unterhalb des Sollwertbereichs (D) liegt.
  19. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen außerhalb des Blechpakets (12) befindlicher Wicklungsabschnitt (14) der Spulenwicklung (11) eine Endkappe (15) nach einem der Patentansprüche 1 bis 12 aufgesteckt wird.
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