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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wickelkörpers mit einem Lackdraht, wobei eine Oberfläche eines Wickeldrahtes, welcher Wickeldraht eine Seele des Lackdrahts bildet, vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig mit einer Primärisolation aus einem Lackpolymer beschichtet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Lackdraht und einen Wickelkörper.
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Wickelkörper, Verfahren zu deren Herstellung und Lackdrähte der vorstehend genannten Art sind aus der Praxis grundsätzlich bekannt. Die aus der Praxis bekannten Lackdrähte werden zunächst mit einer Primärisolation versehen. Im Zuge der Verarbeitung werden daraus mit unterschiedlichen Wickeltechniken Wicklungen zur Erzeugung von Magnetfeldern hergestellt. Je nach Anwendungsfall werden diese Wicklungen zur Erzielung einer besseren Wärmeabfuhr, besserer elektrischer Festigkeit und besserer mechanischer Beständigkeit durch Imprägnierung mit einer Sekundärisolation behandelt. Abhängig vom gewählten Wickelverfahren sind mit herkömmlichen Lackdrähten bestimmte Packungsdichten (Nutfüllfaktoren) und damit Wirkungsgrade der elektrischen Geräte erzielbar. Dabei hat es gezeigt, dass hohe Nutfüllfaktoren erreichbar sind, wenn sich die Beschichtung des Wickeldrahts durch eine vorteilhaft geringe Oberflächenenergie auszeichnet. Allerdings wird die Weiterverarbeitbarkeit der eine vorstehend genannte Beschichtung aufweisenden Lackdrähte durch die geringe Oberflächenenergie der Beschichtung erschwert. Vor allem das Beschichten der eine geringe Oberflächenenergie aufweisenden Lackdrähte ist mit den aus der Praxis bekannten Verfahren kritisch. Insbesondere ist zu befürchten, dass keine weiteren Schichten unter Vermeidung von Lufteinschlüssen auf die Beschichtung mit der geringen Oberflächenenergie aufgetragen werden können.
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Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Wickelkörpers anzugeben, das sich durch eine zuverlässige Ausführbarkeit und hohe Funktionssicherheit auszeichnet. Weiterhin liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, einen Lackdraht und einen Wickelkörper mit einem hohen Nutfüllfaktor, einer hohen mechanischen Beständigkeit und hohen elektrischen Festigkeit anzugeben.
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Zur Lösung des technischen Problems lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wickelkörpers mit einem Lackdraht, vorzugsweise einer Spule mit zumindest einer Wicklung des Lackdrahts, wobei eine Oberfläche eines Wickeldrahtes, welcher Wickeldraht eine Seele des Lackdrahtes bildet, vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig mit einer Primärisolation aus einem Lackpolymer beschichtet wird, wobei zumindest eine Wicklung aus dem mit der Primärisolation beschichteten Wickeldraht gebildet wird, wobei eine äußere Oberfläche des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts zumindest bereichsweise einer Plasmaaktivierung zur Aktivierung der Oberfläche der Primärisolation unterzogen wird, wobei eine Sekundärisolation aus einem Imprägnierungspolymer auf die Primärisolation nach der Plasmaaktivierung aufgetragen wird. Der Lackdraht wird vorzugsweise von dem mit der Primärisolation beschichteten Wickeldraht gebildet. Ein beschichteter Lackdraht wird insbesondere von dem Lackdraht gebildet, auf welchen Lackdraht vorzugsweise die Sekundärisolation aufgetragen ist. Es ist möglich, dass der Wickelkörper einen Wickelkern aufweist, um welchen Wickelkern der Wickeldraht gewickelt wird oder dass der Wickelkörper wickelkernfrei ausgebildet ist. Der Wickeldraht ist vorzugsweise ein Kupferdraht oder Aluminiumdraht mit einem bevorzugt kreisrunden Querschnitt.
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Bevorzugt wird die Primärisolation auf dem Wickeldraht gebildet, indem beispielsweise ein Nasslack auf den Wickeldraht bevorzugt in einem Lackbad aufgetragen wird. Grundsätzlich ist es möglich, den Nasslack mittels eines Lackstifts auf den Wickeldraht aufzubringen. Vorteilhafterweise wird überschüssiger, von dem Wickeldraht aufgenommener Nasslack im Rahmen der Erfindung mittels einer Lackdüse von dem Wickeldraht abgestriffen. Gemäß einer Ausführungsform wird der mit dem Nasslack beschichtete Wickeldraht erwärmt, wobei in dem Nasslack enthaltene Lösungsmittel entfernt und/oder in dem Nasslack enthaltene Lackpolymergrundstoffen zur Ausbildung des Lackpolymers polymerisiert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der mit dem Nasslack beschichtete Wickeldraht mit der Maßgabe erwärmt, dass bevorzugt ein Lösungsmittel, welches Lösungsmittel zusammen mit dem Lackpolymer den Nasslack bildet, lediglich verdampft wird, wodurch die Schicht aus dem Lackpolymer bzw. die Primärisolation gebildet wird. Es ist möglich, dass eine Vielzahl von Lackpolymerschichten zur Ausbildung der Primärisolation auf den Wickeldraht aufgebracht werden.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der mit der Primärisolation beschichtete Wickeldraht mit einem Niederdruckplasma aktiviert wird. Zweckmäßigerweise erfährt die Oberfläche der Primärisolation durch die Aktivierung mit dem Plasma eine Veränderung, wobei insbesondere die Oberflächenenergie nach der Plasmaaktivierung höher als vor der Plasmaaktivierung ist. Auf diese Weise wird das Auftragen weitere Schichten auf die Primärisolation unter der Vermeidung von Lufteinschlüssen ermöglicht. Es empfiehlt sich, dass die Plasmaaktivierung mit einem Normaldruckplasma bei vorzugsweise atmosphärischem Druck oder mit einem Hochdruckplasma bevorzugt bei Drücken oberhalb des Atmosphärendrucks erfolgt. Besonders bevorzugt erfolgt die Aktivierung der Oberfläche mit einem Niederdruckplasma bei gegenüber dem Atomsphärendruck vermindertem Druck, beispielsweise in einer Unterdruckkammer, vorzugsweise in Gegenwart eines verdünnten Gases. Die Niederdruckplasmaaktivierung erlaubt eine Aktivierung auch von Oberflächen der Primärisolation, welche Oberflächen von Wicklungen des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts verdeckt bzw. bedeckt sind. Das verdünnte Gas ist beispielsweise Argon und/oder Stickstoff und/oder Sauerstoff, wobei dem verdünnten Gas gemäß einer Ausführungsform ein brennbares Gas, möglicherweise Methan und/oder Ethin zugesetzt sein kann. Besonders bevorzugt ist das verdünnte Gas reiner Sauerstoff.
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Auf die Primärisolation des vorzugsweise verwickelten bzw. in Windungen gelegten Wickeldrahts wird empfohlenermaßen zumindest bereichsweise eine Haftvermittlerschicht aus einem Haftvermittler aufgetragen, woraufhin vorzugsweise danach die Sekundärisolation auf die Haftvermittlerschicht aufgetragen wird. Zweckmäßigerweise wird der Haftvermittler nach der Plasmaaktivierung der Oberfläche der Primärisolation auf die Primärisolation aufgetragen. Grundsätzlich ist es möglich, dass die Haftvermittlerschicht eine äußere Oberfläche auf der Primärisolation bildet und die Plasmaaktivierung der Oberfläche nach dem Auftragen der Haftvermittlerschicht erfolgt.
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Zweckmäßigerweise wird der mit der Primärisolation beschichtete Wickeldraht mit dem Haftvermittler getränkt und/oder beträufelt. Gemäß einer Ausführungsform wird der mit der Primärisolation beschichtete Wickeldraht mit dem Haftvermittler besprüht. Besonders bevorzugt wird der Haftvermittler auf die Primärisolation aufgetragen, wenn ein Wickelvorgang zur Herstellung einer Wicklung des die Primärisolation aufweisenden Wickeldrahts vorzugsweise auf den Wickelkern abgeschlossen ist. Es empfiehlt sich, dass der Haftvermittler nach der Plasmaaktivierung der Oberfläche der Primärisolation auf die Primärisolation aufgetragen wird. Es ist möglich, dass lediglich eine von dem Wickelkern bzw. einem Wickelzentrum wegweisende bzw. eine bevorzugt für einen Betrachter sichtbare Oberfläche der Primärisolation mit dem Haftvermittler benetzt wird. Grundsätzlich ist es möglich, dass ein Großteil der Länge des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts mit dem Haftvermittler benetzt bzw. beschichtet wird.
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Bevorzugt wird der mit dem Haftvermittler beschichtete Wickeldraht zur Aktivierung des Haftvermittlers erwärmt. Auf diese Weise wird die Haftvermittlerschicht vorzugsweise auf einer dem Wickelkern bzw. auf einer einem von den Wicklungen umgebenen Hohlraum abgewandten Oberfläche des Wickeldrahtes aktiviert. Besonders bevorzugt wird der Haftvermittler auf einen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Wickeldrahtes aufgetragen, welcher Abschnitt der äußeren Oberfläche unbedeckt bzw. frei ist. Dass der Abschnitt der äußeren Oberfläche frei bzw. unbedeckt ist, meint im Rahmen der Erfindung, dass auf dem Abschnitt der äußeren Oberfläche keine weiteren Wicklungen des Wickeldrahtes bzw. Lackdrahtes abgelegt sind. Der Abschnitt der äußeren Oberfläche ist vorzugsweise der beispielsweise für einen Betrachter sichtbare Abschnitt der Oberfläche des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahtes. Besonders bevorzugt wird der Haftvermittler lediglich auf den unbedeckten Abschnitt der äußeren Oberfläche des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahtes aufgetragen. Besonders bevorzugt wird die Sekundärisolation ohne Erwärmen des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts unmittelbar nach der Plasmaaktivierung der Primärisolation auf die Primärisolation aufgetragen.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Sekundärisolation durch ein aus der Gruppe "Tränken, Tauchrollierverfahren, Träufelverfahren, Strom-UV-Verfahren, induktives Heißtauchverfahren, Heiß-Tauchverfahren mit UV-unterstützter Härtung, Vollverguss, Vakuumimprägnierverfahren, Vakuum-Druck-Imprägnierung, Druckimprägnierung" ausgewähltes Verfahren auf die Primärisolation aufgetragen wird. Besonders bevorzugt wird die Sekundärisolation mit der Maßgabe auf die mit dem Haftvermittler beschichtete Primärisolation aufgetragen, dass Lufteinschlüsse zwischen den Wicklungen der Spule ausgeschlossen werden. Infolgedessen zeichnet sich eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Spule durch eine besondere elektrische Festigkeit aus.
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Weiterhin lehrt die Erfindung zur Lösung des technischen Problems einen beschichteten Lackdraht, insbesondere Kupferlackdraht wobei eine Oberfläche eines eine Seele des Lackdrahts bildenden Wickeldrahts vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig mit einer Primärisolation aus einem Lackpolymer beschichtet ist, wobei eine äußere Oberfläche der Primärisolation zumindest bereichsweise durch eine Plasmabehandlung aktiviert ist, wobei auf die aktivierte Oberfläche der Primärisolation zumindest bereichsweise eine Sekundärisolation aus einem Imprägnierungspolymer zur Ausbildung des Lackdrahtes aufgetragen ist.
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Der Lackdraht kann in Wickelkörpern beispielsweise in elektrischen Maschinen zur Erzeugung elektrischer Felder eingesetzt werden. Vorteilhafterweise besteht der Wickeldraht im Wesentlichen bzw. vollständig aus Kupfer oder Aluminium. Grundsätzlich ist der Einsatz beliebiger, elektrisch leitender Materialien, vorzugsweise Metalle als Wickeldraht möglich. Gemäß einer bewährten Ausführungsform umfasst das Lackpolymer zumindest eine aus der Gruppe "Polyurethan, Polyesterimid, Polyester, Polyamidimid, Polyamid, Polyimid, Imid-modifiziertes Polyamidimid, Wachs-modifiziertes Polyamidimid, Polytetrafluorethylen-modifiziertes Polyamidimid, Schichtsilikatmodifizierter Lack" ausgewählte Komponente. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass das Polyesterimid ein Tris-Hydroxyethylisocyanurat-Polyesterimid (THEIC-Polyesterimid) umfasst. Besonders bevorzugt ist das Polyesterimid ein THEIC-Polyesteramidimid. Gemäß einer Ausführungsform enthält der Polyester einen Tris-Hydroxyethylisocyanurat Polyester (THEIC-Polyester). Besonders bevorzugt ist der Polyester ein THEIC-Polyester. Vorteilhafterweise ist das Polyamid ein aliphatisches und/oder aromatisches Polyamid. Es ist möglich, dass zwischen der Primärisolation und dem Wickeldraht zumindest eine zusätzliche Adhäsionsschicht angeordnet ist. Die Adhäsionsschicht ist vorteilhafterweise aus einem Adhäsionsmaterial gebildet, welches Adhäsionsmaterial bevorzugt identisch mit dem Haftvermittler ist. Es ist möglich, dass das Adhäsionsmaterial von dem Haftvermittler verschieden ist.
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Die Primärisolation zeichnet sich durch einen geringen Gleitreibungskoeffizienten aus, so dass vorzugsweise bei der Verarbeitung eines erfindungsgemäßen Lackdrahtes Wicklungen hoher Packungsdichten des Lackdrahtes erzielbar sind. Aufgrund des geringen Gleitreibungskoeffizienten der Primärisolation wird sichergestellt, dass beim Wickelprozess die Wicklungen einer weiteren Wicklungslage des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts in die zwischen zwei nebeneinander liegenden, mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrähten der darunter befindlichen Wicklungslage ausgebildeten Vertiefungen gleitet. Auf diese Weise sind hohe Packungsdichten problemlos erzielbar. Vorzugsweise ist ein Reibungskoeffizient µd der erfindungsgemäßen Primärbeschichtung kleiner oder gleich 0,130. Zweckmäßigerweise ist der Reibungskoeffizient µd durch eine Reibungsprüfung Draht/Stahl gemäß DIN EN 60851-3 Verfahren B bestimmbar. Bevorzugt wiest die Primärisolation bzw. das die Primärisolation bildende
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Zweckmäßigerweise enthält das Lackpolymer zumindest einen Nanofüllstoff, wobei der Nanofüllstoff von einer Vielzahl von Plättchen gebildet ist, wobei ein von dem Nanofüllstoff gebildeter Plättchenmantel den Wickeldraht vorzugsweise vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig umgibt. Das Lackpolymer ist bevorzugt eine Matrix, in der der Nanofüllstoff bzw. die Plättchen angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die Plättchen bzw. ist der Nanofüllstoff ausschließlich in der Polymermatrix angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Plättchen eine einheitliche bzw. im Wesentlichen einheitliche Ausrichtung auf. Es empfiehlt sich, dass parallel bzw. im Wesentlichen parallel zum Wickeldraht orientierte Oberflächen der Plättchen einer Plättchenschicht in eine vorzugsweise zylindrische Mantelfläche bilden.
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Zweckmäßigerweise sind die Plättchen vorzugsweise überlappungsfrei bzw. im Wesentlichen überlappungsfrei entlang einer Längsachse des Wickeldrahts in dem Plättchenmantel angeordnet und/oder sind die Plättchen vorzugsweise überlappungsfrei bzw. im Wesentlichen überlappungsfrei den Wickeldraht umlaufend in dem Plättchenmantel angeordnet. Es empfiehlt sich, dass benachbarte Plättchen in einem Plättchenmantel beabstandet zueinander angeordnet sind. Gemäß einer Ausführungsform stoßen benachbarte Plättchen unmittelbar aneinander, wobei es möglich ist, dass bereichsweise ein vorzugsweise mit dem Lackpolymer verfüllter Freiraum zwischen benachbarten Plättchen ausgebildet ist. Es empfiehlt sich, dass zumindest zwei Plättchenmäntel und vorzugsweise zumindest drei Plättchenmäntel den Wickeldraht umgeben. Besonders bevorzugt sind die zumindest zwei Plättchenmäntel derart vorteilhafterweise zueinander versetzt um den Wickeldraht angeordnet, dass Plättchen einer äußeren Plättchenschicht in radialer Richtung oberhalb von Plättchenzwischenräumen positioniert sind, welche Plättchenzwischenräume zwischen benachbarten Plättchen einer inneren Plättchenschicht ausgebildet sind. Gemäß einer Ausführungsform bilden zumindest zwei Plättchenmäntel bzw. der innere Plättchenmantel und der äußere Plättchenmantel vorzugsweise in deren Projektion auf den Wickeldraht einen lückenfreien bzw. im Wesentlichen lückenfreien Mantel um den Wickeldraht aus. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Plättchen in einer von dem Lackpolymer angeordneten Polymermatrix angeordnet sind. Es ist möglich, dass zumindest ein Teil der Plättchen unmittelbar auf dem Wickeldraht aufliegt. Gemäß einer Ausführungsform sind die Plättchen größtenteils und besonders bevorzugt vollständig derart in die Polymermatrix eingebettet, dass zwischen den Plättchen und dem Wickeldraht Lackpolymer angeordnet ist.
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Bevorzugt ist ein Aspektverhältnis des Nanofüllstoffs bzw. der Plättchen größer als 100. Aspektverhältnis meint im Rahmen der Erfindung insbesondere das Verhältnis aus einer Dicke der Plättchen zu einer lateralen Ausdehnung der Plättchen. Laterale Ausdehnung ist vorzugsweise die längstmögliche Sehne durch eine Querschnittsfläche eines Plättchens. Bei einem Plättchen mit kreisförmiger Querschnittsfläche ist die laterale Ausdehnung beispielsweise der Durchmesser der kreisförmigen Querschnittsfläche des Plättchens. Die Dicke eines Plättchens ist im Rahmen der Erfindung quer zur Querschnittsfläche orientiert. Bevorzugt ist das Aspektverhältnis größer als 1000. Gemäß einer Ausführungsform beträgt das Aspektverhältnis 500 bis 1000, bevorzugt 100 bis 5000 und besonders bevorzugt 100 bis 10000. Vorteilhafterweise weisen die Plättchen eine Dicke von bis zu 20 nm auf. Es empfiehlt sich, dass die Plättchen eine Dicke von einigen Nanometern, beispielsweise von 1 bis 15 nm.
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Es empfiehlt sich, dass der Nanofüllstoff ein Schichtsilikat ist. Gemäß einer Ausführungsform wird eine Mischung aus verschiedenen Schichtsilikaten als Nanofüllstoff eingesetzt. Vorzugsweise bestehen die Plättchen aus dem Schichtsilikat bzw. im Wesentlichen aus dem Schichtsilikat. Es ist möglich, dass Plättchen aus verschiedenen Schichtsilikaten in dem Lackpolymer bzw. in der Primärisolation enthalten sind. Besonders bevorzugt sind die Plättchen durch Exfolieren erhältlich. Zweckmäßigerweise ist das Schichtsilikat zumindest eine aus der Gruppe "Talk, Hektorit, Montmorillonit, Bentonit" ausgewählte Komponente. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Nanofüllstoff im Wesentlichen aus einem beliebigen Schichtsilikat besteht.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Haftvermittler zumindest eine aus der Gruppe "organisches Polymer, anorganisches Polymer, anorganisches Salz" ausgewählte Komponente enthält. Es empfiehlt sich, dass das organische Polymer oder das anorganische Polymer bzw. der Haftvermittler zumindest eine aus der Gruppe "Polyesterharz, Polyolefin, Polyurethan, organisch funktionalisiertes Silan, aminofunktionelles Alkoxysilan, Polyethylenimin, aromatisches Polyisocyanurat, Epoxidharz, Silan, Siloxan, Aminosiloxan" ausgewählte Komponente enthält. Vorzugsweise ist das Polyolefin ein modifiziertes, insbesondere alkoholmodifiziertes Polyolefin, bevorzugt ein modifiziertes Polypropylen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umschließt die Haftvermittlerschicht die Primärisolation vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig, wobei bevorzugt die Sekundärisolation die Haftvermittlerschicht vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig umschließt.
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Vorzugsweise ist das anorganische Salz ein Oxid und/oder ein Nitrit und/oder ein Silikat und/oder ein Carbonat. Vorzugsweise ist das Silikat ein Alumosilikat und zweckmäßigerweise ein Schichtsilikat. Beispielsweise ist das Schichtsilikat Talk. Es ist möglich, dass das Carbonat ein Calciumcarbonat und bevorzugt Kreide ist. Besonders bevorzugt besteht das anorganische Salz im Wesentlichen aus Zinkoxid. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass das anorganische Salz gewinkelte und vorzugsweise als Tetrapoden ausgebildete Kristalle enthält. Tetrapode meint insbesondere, dass die Kristalle vorzugsweise vier starre Arme aufweisen, die von einem zentralen Punkt des Kristalls ausgehen. Besonders bevorzugt weisen die starren Arme in Richtung der Ecken eines virtuellen Tetraeders, in dessen Mittelpunkt sich der Kern des Kristalls befindet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Sekundärisolation bzw. ein die Sekundärisolation bildendes Imprägnierungspolymer zumindest eine aus der Gruppe "Polyesterimid, ungesättigtes Polyesterharz, Silikonharz, silikonhaltiger Kunststoff, Silikonkautschuk, Epoxidharz, Polyester-Melamin modifiziertes Harz, Polyurethan, Alkyd-/Phenolharz" ausgewählte Komponente. Bevorzugt besteht das Imprägnierungspolymer im Wesentlichen aus zumindest einer aus der Gruppe "Polyesterimid, ungesättigtes Polyesterharz, Siliconharz, Epoxidharz, Polyester-Melamin modifiziertes Harz, Polyurethan, Alkyd-/Phenolharz" ausgewählten Komponente. Vorteilhafterweise ist das Polyurethan ein wasserbasiertes Polyurethan. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass das Epoxidharz ein phenol-modifiziertes Epoxidharz ist. Zweckmäßigerweise ist das Imprägnierungspolymer pigmentiert oder pigmentfrei ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform enthält das Imprägnierungspolymer zumindest ein Pigment, beispielsweise Titandioxid. Besonders bevorzugt gibt die Sekundärislolation keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) an die Umgehung ab. Empfohlenermaßen ist die Sekundärisolation, vorzugsweise das Polyester-Melamin modifizierte Harz, VOC-frei ausgebildet.
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Fernerhin lehrt die Erfindung zur Lösung des technischen Problems einen Wickelkörper, insbesondere Spule mit vorzugsweise einem Wickelkern, mit zumindest einer Wicklung eines Lackdrahts, vorzugsweise eines Lackdrahts nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei eine Oberfläche eines eine Seele des Lackdrahts bildenden Wickeldrahts vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig mit einer Primärisolation aus einem Lackpolymer beschichtet ist, wobei eine äußere Oberfläche der Primärisolation zumindest bereichsweise durch eine Plasmaaktivierung aktiviert ist, wobei eine Sekundärisolation aus einem Imprägnierungspolymer zur Ausbildung des Lackdrahts zumindest auf der mit dem Plasma aktivierten Oberfläche der Primärisolation angeordnet ist.
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Es ist möglich, dass der Haftvermittler entweder in der Primärisolation und/oder in der Sekundärisolation angeordnet ist oder dass zwischen der Primärisolation und der Sekundärisolation die Haftvermittlerschicht vorgesehen ist. Besonders bevorzugt weist der Wickelkörper eine Vielzahl von Wicklungen des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts bzw. des Lackdrahts auf. Zweckmäßigerweise bilden bevorzugt in Längsrichtung der Wickelachse des Wickelkörpers nebeneinander angeordnete Wicklungen des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts bzw. des Lackdrahts eine Lage aus. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass vorzugsweise eine Mehrzahl bzw. Vielzahl von Lagen der Wicklungen des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts schichtenweise übereinander angeordnet sind. Nach Beendigung des Wickelvorgangs wird vorzugsweise eine äußerste Schicht der Wicklungen des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts mit dem Plasma aktiviert und gegebenenfalls nach der Plasmaaktivierung mit dem Haftvermittler beschichtet. Äußerste Schicht meint im Rahmen der Erfindung eine Lage des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts, welche Lage die für einen Betrachter sichtbare Oberfläche des Wickelkörpers darstellt. Es ist möglich, dass der Haftvermittler beispielsweise bei der Beschichtung des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts bzw. des Wickelkörpers in zwischen zwei benachbarten Wicklungen angeordnete Zwischenräume eindringt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Sekundärisolation ohne Zwischenschaltung des Haftvermittlers unmittelbar auf die mit dem Plasma aktivierte Primärisolation aufgetragen. Bevorzugt wird die Sekundärisolation auf innenliegende Wicklungen aufgetragen. Vorzugsweise sind innenliegende Wicklungen zumindest bereichsweise mit dem Haftvermittler beschichtet. Innenliegende Wicklungen meint insbesondere Abschnitte und/oder Lagen des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahtes, welche Abschnitte und/oder Lagen zwischen der vorzugsweise für den Betrachter sichtbaren äußersten Schicht der Wicklungen und einem Hohlraum bzw. Wickelkern des Wickelkörpers angeordnet sind. Gemäß einer Ausführungsform dringt das Plasma bei der Aktivierung der Primärisolation zu den innenliegenden Wicklungen vor, wodurch die Oberfläche der Primärisolation der innenliegenden Wicklungen aktiviert wird. Es ist möglich, dass der mit der Primärisolation beschichtete Wickeldraht lediglich abschnittsweise mit dem Haftvermittler beschichtet ist. Zweckmäßigerweise bedeckt die Sekundärisolation lediglich die äußerste Schicht der Wicklungen. Es ist möglich, dass das die Sekundärisolation bildende Imprägnierungspolymer in zwischen den Wicklungen ausgebildete Zwischenräume eindringt und auf diese Weise auf einer von der Primärisolation und/oder dem Haftvermittler gebildeten Oberfläche innerer Wicklungen angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist das Imprägnierungspolymer bzw. die Sekundärisolation mit der Maßgabe auf den mit der Primärisolation beschichteten Wickeldraht hergestellten Wickelkörper aufgetragen, dass der Lackdraht entlang seiner vollständigen Länge vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig mit der Sekundärisolation beschichtet ist. Besonders bevorzugt erfolgt der Auftrag des Haftvermittlers und/oder der Sekundärisolation derart, dass die zwischen den Wicklungen vorhandenen Zwischenräume lufteinschlussfrei besonders bevorzugt mit der Sekundärisolation verfüllt sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit dem erfindungsgemäßen Lackdraht Wickelkörper herstellbar sind, die sich durch eine optimierte Dichte der einzelnen Wicklungen bzw. durch einen beim Wickeln erzielbaren, optimierten Nutfüllfaktor auszeichnen. Wesentliche bei dem Verfahren ist die Plasmaaktivierung der Oberfläche. Die sich durch einen vorteilhaft geringen Reibungskoeffizienten auszeichnende Primärisolation stellt einerseits sicher, dass die einzelnen Wicklungen des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts beim Wickelvorgang zuverlässig in die zwischen zwei benachbarten Wicklungen ausgebildete Fuge bzw. Nut rutschen und stellt andererseits, bedingt durch die Plasmaaktivierung eine mit der Sekundärisolation zuverlässig verbindbare, innere Beschichtung des Wickeldrahtes dar. Bedingt durch den geringen Gleitreibungskoeffizienten der Primärisolation des erfindungsgemäßen Lackdrahts wird eine gleichmäßige Verteilung der Lackdrahtwicklungen in einer Lage sichergestellt, indem unpräzise abgelegten Lackdrahtwicklungen ein Gleiten in die korrekte Position entlang eines bereits auf den Wickelkörper befindlichen Lackdrahtabschnitts ermöglicht wird. Im Ergebnis ist ein präzises Verwickeln des Lackdrahts zur Ausbildung von Wickelkörpern, vorzugsweise von Spulen, mit einer hohen Dichte der Lackdrahtwicklungen möglich. In vorteilhafter Weise erfolgt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine zuverlässige Stabilisierung der den Wickelkörper bildenden Lackdrahtwindungen mit der Sekundärisolation, obwohl sich die Primärisolation durch einen äußerst geringen Gleitreibungskoeffizienten auszeichnet. Mit der zwischen der Primärisolation und der Sekundärisolation angeordneten Haftvermittlerschicht wird die Sekundärisolation zuverlässig und dauerhaft mit der Primärisolation verbunden. Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Lackdraht hergestellter Wickelkörper zeichnet sich durch eine unerwartete mechanische Beständigkeit und elektrische Festigkeit aus, wobei durch die Plasmaaktivierung der Oberfläche der Primärisolation eine Delamination der Beschichtung bzw. der auf den Wickeldraht aufgetragenen Primärisolation und Sekundärisolation ausgeschlossen wird. Dadurch, dass durch die Verwirklichung der erfindungsgemäßen Merkmalskombination die Dichte der Lackdrahtwicklungen optimiert ist, zeichnen sich die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Wickelkörper durch eine verbesserte Leistungsfähigkeit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Spulen aus.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit dem erfindungsgemäßen Lackdraht Wickelkörper herstellbar sind, die sich durch eine optimierte Dichte der einzelnen Wicklungen bzw. durch einen beim Wickeln erzielbaren, optimierten Nutfüllfaktor auszeichnen. Wesentliche bei dem Verfahren ist die Plasmaaktivierung der Oberfläche. Die sich durch einen vorteilhaft geringen Reibungskoeffizienten auszeichnende Primärisolation stellt einerseits sicher, dass die einzelnen Wicklungen des mit der Primärisolation beschichteten Wickeldrahts beim Wickelvorgang zuverlässig in die zwischen zwei benachbarten Wicklungen ausgebildete Fuge bzw. Nut rutschen und stellt andererseits, bedingt durch die Plasmaaktivierung eine mit der Sekundärisolation zuverlässig verbindbare, innere Beschichtung des Wickeldrahtes dar. Bedingt durch den geringen Gleitreibungskoeffizienten der Primärisolation des erfindungsgemäßen Lackdrahts wird eine gleichmäßige Verteilung der Lackdrahtwicklungen in einer Lage sichergestellt, indem unpräzise abgelegten Lackdrahtwicklungen ein Gleiten in die korrekte Position entlang eines bereits auf den Wickelkörper befindlichen Lackdrahtabschnitts ermöglicht wird. Im Ergebnis ist ein präzises Verwickeln des Lackdrahts zur Ausbildung von Wickelkörpern, vorzugsweise von Spulen, mit einer hohen Dichte der Lackdrahtwicklungen möglich. In vorteilhafter Weise erfolgt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine zuverlässige Stabilisierung der den Wickelkörper bildenden Lackdrahtwindungen mit der Sekundärisolation, obwohl sich die Primärisolation durch einen äußerst geringen Gleitreibungskoeffizienten auszeichnet. Mit der zwischen der Primärisolation und der Sekundärisolation angeordneten Haftvermittlerschicht wird die Sekundärisolation zuverlässig und dauerhaft mit der Primärisolation verbunden. Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Lackdraht hergestellter Wickelkörper zeichnet sich durch eine unerwartete mechanische Beständigkeit und elektrische Festigkeit aus, wobei durch die Plasmaaktivierung der Oberfläche der Primärisolation eine Delamination der Beschichtung bzw. der auf den Wickeldraht aufgetragenen Primärisolation und Sekundärisolation ausgeschlossen wird. Dadurch, dass durch die Verwirklichung der erfindungsgemäßen Merkmalskombination die Dichte der Lackdrahtwicklungen optimiert ist, zeichnen sich die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Wickelkörper durch eine verbesserte Leistungsfähigkeit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Spulen aus.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ergänzend erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch Lackdrahtwicklungen eines Wickelkörpers.
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In der Figur ist ein Wickelkörper 2 dargestellt, wobei der Wickelkörper 2 eine Vielzahl von einem Lackdraht 1 gebildeten Lackdrahtwicklungen 3 aufweist. In der Figur ist erkennbar, dass nebeneinander liegende Lackdrahtwicklungen 3 eine Lage 4 bilden. Weiterhin ist in der Figur dargestellt, dass mehrere Schichten 5 von verschiedenen Lagen 4, welche Lagen 4 jeweils aus Lackdrahtwicklungen 3 gebildet sind, übereinander angeordnet sind. Ergänzend ist dargestellt, dass der Lackdraht 1 eine Seele bzw. einen Wickeldraht 6 aufweist, die vorzugsweise und in dem Ausführungsbeispiel aus Kupfer gebildet ist. Die Seele 6 ist von einem als Primärisolation 7 ausgebildeten Mantel vollständig umgeben, welche Primärisolation 7 sich gemäß dem Ausführungsbeispiel entlang der vollständigen Länge des Lackdrahts 1 erstreckt. In der Figur ist an der Lackdrahtwicklung 3a beispielhaft dargestellt, dass in der Primärisolation ein Nanofüllmaterial angeordnet ist, welches Nanofüllmaterial in Form von Plättchen 12 ausgebildet ist. Die Plättchen 12 bilden einen den Wickeldraht 6 umgebenden Mantel (13).
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Eine äußere Oberfläche 8 der Primärisolation 7 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel mit einem Plasma aktiviert, wobei auf die aktivierte Oberfläche der Primärisolation 7 eine Sekundärisolation 10 aufgetragen ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die äußere Oberfläche 8 der Primärisolation 7, welche äußere Oberfläche 8 eine dem Wickelkern 2 abgewandte Oberfläche der Lackdrahtwicklungen 3 darstellt, eine Schicht aus einem Haftvermittler 9 aufgebracht. Durch die Plasmaaktivierung der Primärisolation 7 wird sichergestellt, dass der Haftvermittler 9 zuverlässig mit der Primärisolation 7 verbunden ist. Weiterhin stellt der Haftvermittler 9 eine beständige Verbindung mit der Sekundärisolation 10 her.
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Weiterhin ist in der Figur gezeigt, dass ein die Sekundärisolation 10 bildendes Imprägnierungspolymer zwischen den Lackdrahtwicklungen 3 vorhandene Zwischenräume 11 vollständig ausfüllt. Vorzugsweise und gemäß der Figur verdrängt die Sekundärisolation 10 in den Zwischenräumen 11 vorhandene Luft, so dass die Zwischenräume 11 lufteinschlussfrei bzw. gaseinschlussfrei mit der Sekundärisolation 10 verfüllt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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