DE102023200107A1 - Electrical winding formed from a carbon conductor - Google Patents
Electrical winding formed from a carbon conductor Download PDFInfo
- Publication number
- DE102023200107A1 DE102023200107A1 DE102023200107.1 DE102023200107A1 DE 102023200107 A1 DE102023200107 A1 DE 102023200107A1 DE 102023200107 A1 DE102023200107 A1 DE 102023200107A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- carbon
- conductor
- winding
- film
- shape
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 109
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 100
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims description 5
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Elektrische Wicklung (1), insbesondere für eine elektrische Maschine, umfassend zumindest einen Kohlenstoff-Leiter (2), der sich zwischen zwei Wicklungsenden (1e) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoff-Leiter (2) ein Kohlenstoff-Film (2) ist, der zur Formänderung des Leiterquerschnittes um eine in Richtung der Längserstreckung des Kohlenstoff-Films (2) verlaufende Leiterachse (3) spiralförmig aufgewickelt oder mehrfach in Richtung der Längserstreckung gefaltet ist. Electrical winding (1), in particular for an electrical machine, comprising at least one carbon conductor (2) which extends between two winding ends (1e), characterized in that the carbon conductor (2) is a carbon film (2) which is wound spirally around a conductor axis (3) running in the direction of the longitudinal extension of the carbon film (2) or is folded several times in the direction of the longitudinal extension in order to change the shape of the conductor cross section.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer aus einem Kohlenstoff-Leiter gebildeten elektrischen Wicklung nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on an electrical winding formed from a carbon conductor according to the preamble of the main claim.
Es ist schon eine elektrische Wicklung aus der
Die Kohlenstoff-Leiter können in der Form von Garnen vorgesehen sein. Die Herstellung der Kohlenstoff-Garne ist jedoch aufwändig, da sie in einem komplexen Herstellungsprozess gesponnen und verzwirnt werden müssen.The carbon conductors can be provided in the form of yarns. However, the production of the carbon yarns is complex, as they have to be spun and twisted in a complex manufacturing process.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße elektrische Wicklung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass sie einfacher herstellbar ist, da einerseits die einfacher herstellbaren Kohlenstoff-Filme verwendet werden und andererseits herkömmliche Wickeleinrichtungen für herkömmliche Runddrähte zum Wickeln der Wicklung einsetzbar sind. Auf diese Weise können die Herstellungskosten für die Wicklung deutlich verringert werden.The electrical winding according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that it is easier to manufacture, since on the one hand the carbon films are used, which are easier to manufacture, and on the other hand conventional winding devices for conventional round wires can be used to wind the winding. In this way, the manufacturing costs for the winding can be significantly reduced.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem der Kohlenstoff-Leiter ein Kohlenstoff-Film ist, der zur Formänderung des Leiterquerschnittes um eine in Richtung der Längserstreckung des Kohlenstoff-Films verlaufende Leiterachse spiralförmig aufgewickelt oder mehrfach in Richtung der Längserstreckung gefaltet ist.This is achieved according to the invention in that the carbon conductor is a carbon film which is wound spirally around a conductor axis running in the direction of the longitudinal extension of the carbon film or is folded several times in the direction of the longitudinal extension in order to change the shape of the conductor cross-section.
Im Gegensatz zu Kupferleitern lässt sich der Kohlenstoff-Film aufgrund seiner Biegeschlaffheit und Flexibilität sehr einfach erfindungsgemäß aufwickeln oder falten.In contrast to copper conductors, the carbon film can be easily wound or folded according to the invention due to its pliability and flexibility.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen elektrischen Wicklung möglich.The measures listed in the subclaims enable advantageous further developments and improvements of the electrical winding specified in the main claim.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Kohlenstoff-Film der Wicklung durchgehend gefaltet oder durchgehend spiralförmig aufgewickelt ist, insbesondere über die gesamte Länge zwischen den Wicklungsenden. Auf diese Weise hat der Kohlenstoff-Leiter einen gleichförmigen Leiterquerschnitt über seine gesamte Länge.It is particularly advantageous if the carbon film of the winding is continuously folded or continuously wound in a spiral shape, in particular over the entire length between the winding ends. In this way, the carbon conductor has a uniform conductor cross-section over its entire length.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Kohlenstoff-Leiter der Wicklung zwischen den Wicklungsenden frei von Fügestellen ausgeführt ist. Auf diese Weise werden Kosten für die Herstellung von Fügeverbindungen verringert. Die erfindungsgemäße Wicklung ist somit kostengünstiger herstellbar als eine sogenannte zusammengebaute Wicklung mit vielen Fügestellen.It is also advantageous if the carbon conductor of the winding is designed to be free of joints between the winding ends. In this way, costs for producing joints are reduced. The winding according to the invention can therefore be produced more cost-effectively than a so-called assembled winding with many joints.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn der formveränderte Leiterquerschnitt des Kohlenstoff-Leiters durch das Aufwickeln eine runde oder ovale Form und/oder durch das Falten eine runde, ovale, quadratische oder rechteckige Form erhält. Auf diese Weise kann die Wicklung mit herkömmlichen Wickel- bzw. Einzugsvorrichtungen aus dem Kohlenstoff-Leiter hergestellt, insbesondere gewickelt oder eingezogen, werden.It is very advantageous if the shape-changed conductor cross-section of the carbon conductor is given a round or oval shape by winding and/or a round, oval, square or rectangular shape by folding. In this way, the winding can be produced, in particular wound or drawn in, from the carbon conductor using conventional winding or drawing devices.
Auch vorteilhaft ist, dass jede Abmessung des formveränderten Leiterquerschnittes mehrfach größer ist als eine Dicke des Kohlenstoff-Films. Dadurch wird die Festigkeit des Kohlenstoff-Leiters erhöht.Another advantage is that each dimension of the deformed conductor cross-section is several times larger than the thickness of the carbon film. This increases the strength of the carbon conductor.
Des Weiteren vorteilhaft ist, wenn die Falten des gefalteten Kohlenstoff-Leiters in Richtung der Längserstreckung des Kohlenstoff-Leiters verlaufen. Auf diese Weise kann der formveränderte Leiterquerschnitt die runde, ovale, quadratische oder rechteckige Form erhalten.It is also advantageous if the folds of the folded carbon conductor run in the direction of the longitudinal extension of the carbon conductor. In this way, the changed conductor cross-section can be given a round, oval, square or rectangular shape.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der gefaltete oder spiralförmig aufgewickelte Kohlenstoff-Leiter entlang der Längserstreckung torsional vorgespannt ist. Auf diese Weise kann ein Auffedern des gefalteten oder spiralförmig aufgewickelten Kohlenstoff-Leiters in die ursprüngliche filmförmige Form wirksam verhindert werden. Weiterhin wird der spiralförmig aufgewickelte Kohlenstoff-Film durch die torsionale Spannung verdichtet, so dass die Lufteinschlüsse im formveränderten Kohlenstoff-Leiter reduziert werden, beispielsweise auf 5 Vol.%.It is also advantageous if the folded or spirally wound carbon conductor is torsionally prestressed along its length. In this way, the folded or spirally wound carbon conductor can be effectively prevented from springing back into its original film-like shape. Furthermore, the spirally wound carbon film is compressed by the torsional tension, so that the air inclusions in the shape-changed carbon conductor are reduced, for example to 5 vol.%.
Vorteilhaft ist, wenn der gefaltete oder spiralförmig aufgewickelte Kohlenstoff-Leiter einen Isolationsmantel aufweist, der der elektrischen Isolation dient und zusätzlich das Auffedern des gefalteten oder spiralförmig aufgewickelten Kohlenstoff-Leiters wirksam verhindert.It is advantageous if the folded or spirally wound carbon conductor has an insulating jacket which serves to provide electrical insulation and additionally effectively prevents the folded or spirally wound carbon conductor from springing open.
Der Kohlenstoff-Film des Kohlenstoff-Leiters kann vorteilhafterweise ein Graphenfilm, Graphinfilm, Graphenoxidfilm oder ein Verbund von Kohlenstoffnanoröhrchen sein.The carbon film of the carbon conductor can advantageously be a graphene film, graphine film, graphene oxide film or a composite of carbon nanotubes.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen elektrische Maschine mit zumindest einer erfindungsgemäßen elektrischen Wicklung, wobei die Wicklung eine mehrphasige Rotor- oder Statorwicklung ist und sich durch Nuten eines Rotors oder Stators unter Bildung von zwei Wickelköpfen erstreckt. Beispielsweise wird die Wicklung als sogenannte Einzugswicklung mittels von herkömmlichen Einzugsvorrichtungen in die Nuten des Stators oder Rotors eingezogen.The invention further relates to an electrical machine with at least one electrical winding according to the invention, wherein the winding is a multiphase rotor or stator winding and through slots of a rotor or stator to form two winding heads. For example, the winding is drawn into the slots of the stator or rotor as a so-called pull-in winding using conventional pull-in devices.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Kohlenstoff-Leiterdrahtes, insbesondere Rund- oder Vierkantdrahtes, aus einem Kohlenstoff-Film. Erfindungsgemäß wird der Kohlenstoff-Film mit kontinuierlichem Vorschub kontinuierlich durch eine Formänderungseinheit geführt. In der Formänderungseinheit wird der flache oder bandförmige Kohlenstoff-Film spiralförmig um seine Leiterachse aufgewickelt oder vielfach in Längsrichtung gefaltet.The invention also relates to a method for continuously producing a carbon conductor wire, in particular a round or square wire, from a carbon film. According to the invention, the carbon film is continuously fed through a shape-changing unit. In the shape-changing unit, the flat or band-shaped carbon film is wound spirally around its conductor axis or folded many times in the longitudinal direction.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.
Es zeigen:
-
1 schematisch eine elektrische Wicklung, die aus einem erfindungsgemäßen Kohlenstoff-Leiter gebildet ist, -
2 den Leiterquerschnitt des erfindungsgemäßen Kohlenstoff-Leiters der elektrischen Wicklung nach1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
3 den Leiterquerschnitt des erfindungsgemäßen Kohlenstoff-Leiters der elektrischen Wicklung nach1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
4 eine elektrische Maschine mit zumindest einer erfindungsgemäßen Wicklung, -
5 schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung des erfindungsgemäßen Kohlenstoff-Leiters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, -
6 schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung des erfindungsgemäßen Kohlenstoff-Leiters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
1 schematically an electrical winding formed from a carbon conductor according to the invention, -
2 the conductor cross-section of the inventive carbon conductor of the electrical winding according to1 according to a first embodiment, -
3 the conductor cross-section of the inventive carbon conductor of the electrical winding according to1 according to a second embodiment, -
4 an electrical machine with at least one winding according to the invention, -
5 schematically shows a method according to the invention for the continuous production of the carbon conductor according to the invention according to the first embodiment, -
6 schematically shows a method according to the invention for the continuous production of the carbon conductor according to the invention according to the second embodiment.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Die erfindungsgemäße elektrische Wicklung 1 ist beispielsweise für eine elektrische Maschine vorgesehen und umfasst zumindest einen Kohlenstoff-Leiter 2, der sich zwischen zwei Wicklungsenden 1 e erstreckt und ein elektrisch leitender Leiter ist.The electrical winding 1 according to the invention is intended, for example, for an electrical machine and comprises at least one
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kohlenstoff-Leiter 2 ein Kohlenstoff-Film ist, der zur Formänderung des Leiterquerschnittes gemäß
Zur Veranschaulichung der Erfindung ist in
Der Kohlenstoff-Film 2 ist ein Graphenfilm, Graphinfilm, Graphenoxidfilm oder ein Verbund von Kohlenstoffnanoröhrchen.The
Die Falten 4 des gefalteten Kohlenstoff-Leiters 2 verlaufen nach
Der Kohlenstoff-Film 2 der Wicklung 1 ist in Richtung seiner Längserstreckung durchgehend gefaltet oder durchgehend spiralförmig aufgewickelt, insbesondere über seine gesamte Länge. Der Kohlenstoff-Leiter 2 der Wicklung 1 ist zwischen den Wicklungsenden 1e frei von Fügestellen ausgeführt.The
Der Leiterquerschnitt des Kohlenstoff-Films 2 erhält durch das erfindungsgemäße Aufwickeln eine runde oder ovale Form bzw. durch das erfindungsgemäße Falten eine runde, ovale, quadratische oder rechteckige Form. Dabei ist jede Abmessung des formveränderten Leiterquerschnittes mehrfach größer als eine Dicke d des Kohlenstoff-Films 2.The conductor cross-section of the
Durch das Aufwickeln oder Falten wird aus dem Kohlenstoff-Film 2 ein formveränderter Kohlenstoff-Leiter 2 geformt, der eine Mantelfläche F1 und ein Volumen V1 aufweist, wobei das Verhältnis von F1 zu V1 sehr viel geringer ist als das Verhältnis der Oberfläche des Kohlenstoff-Films 2 zum Volumen des Kohlenstoff-Films 2. Dadurch wird aus einem Kohlenstoff-Film 2 ein elektrischer Leiter geformt, der in seiner äußeren Form mit Drähten vergleichbar ist.By winding or folding, the
Der gefaltete oder spiralförmig aufgewickelte Kohlenstoff-Leiter 2 kann entlang der Längserstreckung torsional vorgespannt sein, um eine Rückstellung in die ursprünglich filmförmige Form des Kohlenstoff-Leiters 2 zu verhindern. Dazu ist der formveränderte Kohlenstoff-Leiter 2 um die Leiterachse 3 verdreht.The folded or spirally wound
Alternativ kann der gefaltete oder spiralförmig aufgewickelte Kohlenstoff-Leiter 2 einen Isolationsmantel 20 aufweisen, der der elektrischen Isolation dient und zusätzlich die Rückstellung des gefalteten oder spiralförmig aufgewickelten Kohlenstoff-Leiters 2 wirksam verhindert.Alternatively, the folded or spirally wound
Die erfindungsgemäße Wicklung 1 ist beispielsweise eine mehrphasige Rotorwicklung 5 oder Statorwicklung 6 und erstreckt sich zwischen den Wicklungsenden 1e durch mehrere Nuten eines Rotors 7 oder Stators 8 einer elektrischen Maschine 12 unter Bildung von zwei Wickelköpfen 9.The winding 1 according to the invention is, for example, a multi-phase rotor winding 5 or stator winding 6 and extends between the winding
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Kohlenstoff-Film 2 mit kontinuierlichem Vorschub kontinuierlich durch eine Formänderungseinheit 10 geführt, in der der flache Kohlenstoff-Film 2 zur Formänderung des Leiterquerschnittes spiralförmig um seine Längsachse aufgewickelt wird. In der Formänderungseinheit 10 werden die Windungen der Spirale zunehmend näher zueinander geführt, so dass am Ende ein kompakter Kohlenstoff-Leiterdraht, insbesondere Rund- oder Vierkantdraht, mit aneinander liegenden Windungen entsteht. Dieser kann beispielsweise auf einer Wickelrolle 11 aufgewickelt werden. Die Formänderungseinheit 10 kann beispielsweise eine Spirale umfassen, um die spiralförmige Aufwicklung des Kohlenstoff-Films 2 einzuleiten.In the method according to the invention, the
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Kohlenstoff-Film 2 mit kontinuierlichem Vorschub kontinuierlich durch eine Formänderungseinheit 10 geführt, in der der flache Kohlenstoff-Film 2 zur Formänderung des Leiterquerschnittes vielfach in Richtung der Längserstreckung gefaltet wird. In der Formänderungseinheit 10 werden die Falten 4 zunehmend näher zueinander geführt, so dass am Ende ein kompakter Kohlenstoff-Leiterdraht, insbesondere Rund- oder Vierkantdraht, mit aneinander liegenden Falten entsteht. Dieser kann beispielsweise auf einer Wickelrolle 11 aufgewickelt werden. Die Formänderungseinheit 10 kann beispielsweise mehrere Rollen umfassen, die die vielfache Faltung des Kohlenstoff-Films 2 einleiten bzw. erzeugen.In the method according to the invention, the
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008025703 A1 [0002]DE 102008025703 A1 [0002]
Claims (11)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102023200107A1 true DE102023200107A1 (en) | 2024-07-11 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2096645B1 (en) | Electrical conductor | |
DE112017005623T5 (en) | Electric wire conductor, jacketed electric wire and wiring harness | |
DE102020130647A1 (en) | Manufacturing process for manufacturing a stator with wave winding, wave winding mat and stator | |
DE102009004193A1 (en) | Stator for a slotless engine | |
AT521301B1 (en) | Stator with insulation layer | |
DE102016205642A1 (en) | Bend stiff cable and wiring harness | |
DE102018201790B4 (en) | Twisted aluminum composite wire conductor, twisted aluminum composite wire and wiring harness | |
DE102018125830A1 (en) | Stator for an electrical machine | |
WO1995030991A1 (en) | Multiple parallel conductor for windings of electric motors and devices | |
EP3642857B1 (en) | Electromagnetically excitable coil | |
DE19750064A1 (en) | Multiple parallel conductor for windings of electrical devices and machines | |
DE10101641A1 (en) | Electrical line | |
DE102023200107A1 (en) | Electrical winding formed from a carbon conductor | |
WO2010006670A1 (en) | Winding for a transformer | |
DE102019119216A1 (en) | Electrical energy converter device | |
DE102019109516A1 (en) | Winding and method of making a winding | |
DE102018125831A1 (en) | Stator for an electrical machine | |
WO2021160473A1 (en) | Stacked flat cable | |
DE102020101442A1 (en) | Conductor with hairpin bend in a helix shape and stator with conductor and manufacturing process for conductors | |
DE102019110051B4 (en) | Current conductor to form a winding body for an electrical coil, e.g. B. a transformer or a choke | |
DE102013201944A1 (en) | Cable with conductors with electrically conductive particles | |
DE102013220412A1 (en) | Electric machine with rotor, coil winding and electrically conductive element | |
DE102019116590B4 (en) | Electrical conductor made of two metallic materials, method of manufacture and use | |
DE102021118767B4 (en) | Stator winding with layer-dependent partial wire diameters | |
WO2009152858A1 (en) | Continuously transposed conductor for a winding for an electric machine |