DE102009039241A1 - Insulated coil for use in e.g. electrical motor to insulate winding wires, has two-layered insulation layer that surrounds conductive core by taped insulating tapes, where insulating tapes spin around conductive core in same direction - Google Patents

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Abstract

The coil has a two-layered insulation layer that surrounds a conductive core (1) by taped insulating tapes (2, 3). One of layers of the insulated layer is arranged at an offset distance (6) around approximately 50 percentage in relation to a position of the other layer. The insulating tapes spin around the conductive core in the same direction. The insulating tapes are made of film such as Kapton(RTM: Polyimide film). A bonded joint (4) and/or fusion joint is provided between the layers. The conductive core is formed as a form coil or a stranded conductor.

Description

Die Erfindung betrifft isolierte Spulen mit einem leitfähigen Kern und einer zumindest zweilagigen Isolationsschicht.The invention relates to insulated coils having a conductive core and an at least two-layer insulating layer.

Wickeldrähten, insbesondere für dynamoelektrische Maschinen geschieht werden durch Isolierfolien, bevorzugt Polyimid-Folie isoliert. Die Wickeldrähte werden dabei mit einer Folienlage und einer jeweiligen 50%-igen Überlappung gemäß 1 umsponnen. Insbesondere bei ungünstigen Breite-Dicke-Verhältnissen des Wickeldrahtes bzw. des elektrischen Leiters löst sich die Isolationsfolie beim Ziehen der Spule im Bereich der Spulennase, also im Bereich des Wickelkopfes an der dynamoelektrischen Maschine vom Leiter ab und es steht eine elektrische Durchgängigkeit, die die Betriebssicherheit der Maschine beeinträchtigt.Winding wires, especially for dynamoelectric machines happens to be insulated by insulating films, preferably polyimide film. The winding wires are doing with a film layer and a respective 50% overlap according to 1 wound. In particular, in unfavorable width-thickness ratios of the winding wire or the electrical conductor, the insulating film dissolves when pulling the coil in the coil nose, ie in the winding head on the dynamoelectric machine from the head and there is an electrical continuity, the reliability affected by the machine.

Durch Reibekräfte, die beim Spulenziehen entstehen, können die Überlappungsstellen der Folien aufgrund des Überstehens zusätzlich geschädigt werden.Due to frictional forces that arise during winding, the overlapping points of the films can be additionally damaged due to the protruding.

Um diese Probleme zu beheben, sind zusätzliche Isolationszwischenlagen zwischen den beiden Isolationsschichten notwendig, um die elektrische Festigkeit auch im Bereich enger Radien und bei maximalen Reibekräften gewährleisten zu können.In order to solve these problems, additional insulation layers between the two insulation layers are necessary in order to be able to ensure electrical strength even in the area of narrow radii and with maximum frictional forces.

Aus der US-Schrift 3 842 196 ist beispielsweise eine zweilagige Umwicklung mit gegensinniger Umspinnung eines Leiters beschrieben, wobei die gegensinnige Umspinnung aber die oben genannten Probleme beim Ziehen einer Spule, insbesondere bei engen Radien nicht beheben kann.From the US Pat. No. 3,842,196 For example, a two-layer wrapping with opposite winding of a conductor is described, but the opposing wrapping can not solve the above problems when pulling a coil, especially at tight radii.

Denn bei zwei Lagen der Isolationsfolie ergeben sich durch gegensinnige Umspinnrichtung an den Kreuzungspunkten Stellen mit reduzierter elektrischer Festigkeit, die mögliche Durchschlagepunkte darstellen. Insbesondere bei Biegung des bereits umsponnenen Drahtes oder Leiters liegt darin ein hohes Gefährdungspotential.Because with two layers of the insulation film results in opposite directions at the crossing points points with reduced electrical strength, which represent potential Durchschlagpunkte. In particular, in bending the already wound wire or conductor therein is a high hazard potential.

Ausgehend davon, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Isolationssystem, insbesondere für eine dynamoelektrische Maschine zu schaffen, das ohne zusätzliche Isolationsdicken und/oder -maßnahmen auch bei Ziehen einer Spule mit engen Radien eine ausreichende elektrische Durchschlagsfestigkeit aufweist. Des Weiteren soll eine einfache Herstellbarkeit dieses Isolationssystems von Wicklungsdrähten bzw. Leitern gewährleistet sein.Proceeding from this, the object of the invention is to provide an insulation system, in particular for a dynamoelectric machine, which has sufficient electrical breakdown strength without additional insulation thicknesses and / or measures even when pulling a coil with narrow radii. Furthermore, a simple producibility of this insulation system of winding wires or conductors should be ensured.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch eine isolierte Spule mit einem leitfähigen Kern und einer zumindest zweilagigen Isolationsschicht, die den leitfähigen Kern mittels umwickelten Isolierbändern umgibt, wobei die Lagen einer Schicht jeweils um ca. 50% gegenüber der Lage der zweiten Schicht versetzt angeordnet sind und wobei die Isolierbänder der ersten und zweiten Schicht den leitfähigen Kern gleichsinnig umspinnen.The solution of the problem is achieved by an insulated coil having a conductive core and an at least two-layer insulating layer surrounding the conductive core by means of wrapped insulating tapes, wherein the layers of a layer are each offset by about 50% relative to the layer of the second layer and wherein the insulating tapes of the first and second layers wrap the conductive core in the same direction.

Durch die gleichsinnige Umspinnung der Isolierbänder vorteilhafterweise mit einem 50%-igen Versatz wird das Gefährdungspotential beim Ziehen im Bereich der Spulennasen einer Spule reduziert.By the same direction wrapping the insulating strips advantageously with a 50% offset the risk potential is reduced when pulling in the coil noses of a coil.

Vorteilhafterweise erfolgt ist der Kern jeweils Stoß an Stoß gleichsinnig umsponnen. Dies gewährleistet auch bei engen Radien und hohen Reibekräften eine ausreichende elektrische Durchschlagsfestigkeit.Advantageously, the core is wound in each case in the same direction butt-to-joint. This ensures a sufficient electrical breakdown strength even with narrow radii and high frictional forces.

Vorteilhafterweise kann zwischen der ersten und zweiten Schicht eine Verklebung stattfinden, so dass ein gegenseitiges ”Verrutschen” der Lagen beim Hantieren mit dem isolierten Leiter, insbesondere beim Ziehen einer Spule vermieden wird.Advantageously, an adhesion can take place between the first and second layer, so that a mutual "slipping" of the layers when handling the insulated conductor, in particular when pulling a coil, is avoided.

Zusätzlich kann auch die erste Lage mit dem Leiter verklebt sein, wenn ein Verrutschen auf jeden Fall unterbunden werden soll.In addition, the first layer may be glued to the conductor, if slipping should be prevented in any case.

Die Durchschlagsfestigkeit und die Wasserdichtheit und Feuchtebeständigkeit kann durch die erfindungsgemäße Lehre bei gleichbleibenden Isolationsdicken weiter erhöht werden.The dielectric strength and the water resistance and moisture resistance can be further increased by the teaching of the invention with constant insulation thicknesses.

Die erfindungsgemäße Lehre kann bei Einzelleitern oder bei mehreren zusammengefassten Leitern als auch bei Litzenleitern eingesetzt werden.The teaching according to the invention can be used with single conductors or with several combined conductors as well as with stranded conductors.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den beigefügten Darstellungen zu entnehmen. Darin zeigen:The invention and further advantageous embodiments of the invention are shown in the accompanying drawings. Show:

1 den Stand der Technik, 1 the state of the art,

2 die erfindungsgemäße Anordnung, 2 the arrangement according to the invention,

3 einen umsponnenen Leiter. 3 a braided ladder.

1 zeigt einen umsponnenen Kupferleiter 1 gemäß dem Stand der Technik, wobei mit einem Isolierband das stufig mit der nächsten Schicht verbunden ist, eine zweischichtige Isolationsschicht des Kupferleiters 1 geschaffen wird. Dies hat die Nachteile, dass bei Biegen des Leiters, also beim Ziehen der Spule, insbesondere im Bereich der Spulennase, also beispielsweise bei Gestaltung eines Wickelkopfes einer dynamoelektrischen Maschine die elektrische Festigkeit reduziert wird und so zum Ausfall der Maschine führen kann. 1 shows a braided copper conductor 1 According to the prior art, which is connected in stages with the next layer, a two-layer insulating layer of the copper conductor 1 is created. This has the disadvantages that, when the conductor is bent, ie when the coil is pulled, in particular in the area of the coil nose, that is, for example when designing a winding head of a dynamoelectric machine, the electrical strength is reduced and can thus lead to failure of the machine.

Die Stufigkeit dieses Isolationsaufbaus ist wegen des erhöhten Reibewiderstandes beim Ziehen der Spule von Nachteil und kann zur Beschädigung des Isolierbandes führen. The severity of this insulation structure is disadvantageous because of the increased friction resistance when pulling the coil and can lead to damage of the insulating tape.

Erfindungsgemäß zeigt nunmehr 2 eine zweischichtige Isolationsschicht eines Kupferleiters 1, wobei ein Isolierband einer ersten Schicht 2 bzw. Lage zunächst Stoß an Stoß auf den Kupferleiter aufgebracht wird und mit einem 50%-igen Versatz 6 eine zweite Schicht bzw. Lage eines Isolierbandes 3 Stoß an Stoß gewickelt auf die erste Schicht des Isolierbandes 2 aufgebracht wird.According to the invention now shows 2 a two-layer insulation layer of a copper conductor 1 wherein an insulating tape of a first layer 2 or layer is first applied shock to impact on the copper conductor and with a 50% offset 6 a second layer or layer of an insulating tape 3 Impact wound on the first layer of insulating tape 2 is applied.

Der Versatz muss dabei nicht unbedingt exakt 50% betragen, er kann auch in einem Bereich von ca. 30 bis 70% liegen. Auch damit können die oben genannten negativen Begleiterscheinungen vermieden werden. Dies vereinfacht die Herstellung insbesondere dann, wenn die Isolierbänder manuell aufgebracht werden. Einflussfaktoren sind dabei die Breite der Isolierbänder und die Radien, d. h. je kleiner der zu gestaltende Radius, umso mehr können Reibekräfte auftreten und zu den oben genannten Auswirkungen führen.The offset does not necessarily have to be exactly 50%, it can also be in a range of about 30 to 70%. Even so, the above negative side effects can be avoided. This simplifies the production in particular when the insulating tapes are applied manually. Influencing factors are the width of the insulating tapes and the radii, d. H. the smaller the radius to be formed, the more frictional forces can occur and lead to the above-mentioned effects.

Die oben genannten Versätze im Bereich von 30 bis 70% sind vorteilhafterweise dann einfach zu realisieren, wenn die Isolierbänder der ersten und zweiten Schicht die gleiche Breite aufweisen.The above-mentioned offsets in the range of 30 to 70% are advantageously easy to realize when the insulating tapes of the first and second layers have the same width.

Wenn das Aufbringen der Isolierbänder unter Zug und Vakuum bei gleichzeitiger Verklebung der einzelnen Lagen untereinander und ggf. mit dem Leiter erfolgt, können sich keine Lufteinschlüsse bilden, die zu Teilentladungen im Betrieb elektrischer Betriebsmittel, wie z. B. Generatoren, Transformatoren und Motoren führen.If the application of the insulating tapes under train and vacuum with simultaneous bonding of the individual layers with each other and possibly with the conductor, no air pockets can form, resulting in partial discharges during operation of electrical equipment, such. As generators, transformers and motors lead.

Die Schichtdicke 5 entspricht dabei dem Stand der Technik nach 1. Somit lässt sich bei gleicher Schichtdicke 5 der Isolation eine wesentlich höhere Betriebssicherheit beispielsweise einer dynamoelektrischen Maschine erreichen.The layer thickness 5 corresponds to the prior art 1 , Thus can be at the same layer thickness 5 the isolation achieve a much higher reliability, for example, a dynamoelectric machine.

Als Isolierbänder werden dabei Folien, bevorzugt Polyimid-Folien, insbesondere Kapton®-Folien verwendet. Ebenso eigenen sich Folien auf Basis von PET und/oder PEEK (Polyetheretherketon).As insulating tapes while films, preferably polyimide films, in particular Kapton ® films are used. Likewise suitable films based on PET and / or PEEK (polyetheretherketone).

Um ein ”Verschieben” der Schichten zueinander zu verhindern, sind vorteilhafterweise das Isolierband der ersten Schicht 2 mit dem Isolierband der zweiten Schicht 3 durch eine Verklebung 4 zusätzlich miteinander verbunden.In order to prevent a "shifting" of the layers to each other, advantageously, the insulating tape of the first layer 2 with the insulating tape of the second layer 3 through a bond 4 additionally connected with each other.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Isolierband der ersten Schicht 2 bzw. Lage mit dem Leiter und mit dem Isolierband der zweiten Schicht 3 bzw. Lage durch eine Verklebung 4 oder eine Verschmelzung miteinander verbunden.In another embodiment, the insulating tape is the first layer 2 or layer with the conductor and with the insulating tape of the second layer 3 or position by a bond 4 or a merger linked together.

Vorteilhafterweise ist zumindest eine Seite eines Isolierbandes bereits mit einem Kleber versehen, der nicht separat auf die erste Schicht aufgebracht werden muss. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn sich das Isolierband nicht verschmelzen lässt.Advantageously, at least one side of an insulating tape is already provided with an adhesive which does not have to be applied separately to the first layer. This is especially advantageous if the insulating tape can not merge.

Durch die Verklebung zwischen den beiden Schichten kann nunmehr eine relative Bewegung zwischen der gesamten Isolierschicht mit der Schichtdicke 5 und dem Kupferleiter 1 erfolgen ohne dass aber die Schichtdicke 5 im Bereich von Biegungen beispielsweise bei einem Wickelkopf eines elektrischen Motors reduziert wird.By gluing between the two layers can now be a relative movement between the entire insulating layer with the layer thickness 5 and the copper conductor 1 but without the layer thickness 5 is reduced in the range of bends, for example, in a winding head of an electric motor.

Dieser Vorteil stellt sich auch bei Verklebung bzw. Verschmelzung zwischen Leiter und erster Schicht sowie zwischen den Schichten ein.This advantage also arises in the case of gluing or fusion between the conductor and the first layer and between the layers.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 3842196 [0005] US 3842196 [0005]

Claims (6)

Isolierte Spule mit einem leitfähigen Kern (1) und einer zumindest zweilagigen Isolationsschicht, die den leitfähigen Kern mittels umwickelten Isolierbändern (2, 3) umgibt, wobei die Lagen einer Schicht jeweils um ca. 50% gegenüber der Lage der zweiten Schicht versetzt angeordnet sind und wobei die Isolierbänder der ersten und zweiten Schicht den leitfähigen Kern (1) gleichsinnig umspinnen.Isolated coil with a conductive core ( 1 ) and an at least two-layer insulating layer, which the conductive core by means of wrapped insulating tapes ( 2 . 3 ), wherein the layers of a layer are each offset by approximately 50% from the position of the second layer, and wherein the insulating tapes of the first and second layers are the conductive core (12). 1 ) in the same direction. Isolierte Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierbänder (2, 3) der ersten und zweiten Schicht in jeder Schicht Stoß an Stoß angeordnet sind.Insulated coil according to claim 1, characterized in that the insulating tapes ( 2 . 3 ) of the first and second layers are stacked in each layer. Isolierte Spule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierbänder (2, 3) aus Folien beispielsweise Polyimid-Folie, insbesondere Kapton®-Folie sind.Insulated coil according to claim 1 or 2, characterized in that the insulating tapes ( 2 . 3 ) of films such as polyimide film, in particular Kapton ® film are. Isolierte Spule nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen den Isolierschichten der Spule eine Verklebung (4) bzw. Verschmelzung vorgesehen ist.Insulated coil according to claim 1 to 3, characterized in that at least between the insulating layers of the coil, a bond ( 4 ) or merger is provided. Isolierte Spule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Kern (1) eine Formspule oder ein Litzenleiter ist.Insulated coil according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive core ( 1 ) is a forming coil or a stranded conductor. Verwendung isolierter Spulen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bei elektrischen Motoren, Transformatoren oder Generatoren.Use of insulated coils according to one of Claims 1 to 4 in electric motors, transformers or generators.
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US3842196A (en) 1972-10-30 1974-10-15 Hazeltine Research Inc System for transmission of auxiliary information in a video spectrum

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