DE1102910B - Spulenaufbau fuer Transformatoren od. dgl. elektrische Wicklungsanordnungen - Google Patents

Spulenaufbau fuer Transformatoren od. dgl. elektrische Wicklungsanordnungen

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DE1102910B
DE1102910B DEF26069A DEF0026069A DE1102910B DE 1102910 B DE1102910 B DE 1102910B DE F26069 A DEF26069 A DE F26069A DE F0026069 A DEF0026069 A DE F0026069A DE 1102910 B DE1102910 B DE 1102910B
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Germany
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winding
coil
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strip
strips
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Application number
DEF26069A
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Inventor
Robert Edward Jennings
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ROBERT EDWARD JENNINGS
Foster Transformers Ltd
Original Assignee
ROBERT EDWARD JENNINGS
Foster Transformers Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/323Insulation between winding turns, between winding layers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)

Description

  • Spulenaufbau für Transformatoren od. dgl. elektrische Wicklungsanordnungen Die Erfindung betrifft den Spulenaufbau für Transformatoren oder dergleichen elektrische Wicklungsanordnungen mit einem mechanisch und thermisch widerstandsfähigen Spulentragkörper, insbesondere in Rohrform, vorzugsweise mit Längsschlitz, einem darum spiralförmig gewickelten Leiter aus einer galvanisch mit einer Oxydschicht versehenen Aluminiumfolie und mit einer diesen Wickel umschließenden feuerfesten mineralischen Isolationsmasse als Mittel zum Verhindern von Kurzschlüssen zwischen den Windungslagen an den Stirnseiten des Wickels.
  • Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Stirnseiten der Folie mit einer dünnen Isolierstoff schicht, z. B. aus Schellack, abzudecken, die jedoch die Kanten des Streifens keinesfalls ausreichend gegen ein insbesondere bei Transformatoren auftretendes Verschieben der Windungen gegeneinander sichert. Außerdem ist die thermische Widerstandsfähigkeit von Schellack gering.
  • Bei anderen bekannten, aus spiralförmig gewickeltem Leiterband, z. B. Aluminium mit Oxydisolation, bestehenden Wicklungen für Transformatoren oder dergleichen Wicklungsanordnungen, deren Spulentragkörper aus einem Kern von ferromagnetischem Material besteht, hat man die gesamte Spule einschließlich der Stirnseiten zur Verhinderung des Feuchtigkeitseintritts in die Wicklung mit einer Isoliermasse aus Glas, Keramik, Epoxydharz od. dgl. versehen. Das Einbetten in eine mineralische Isoliermasse erfolgt hier nur zwecks Einhalten der Konstanz von Permeabilität und Induktionswiderstand der Spule, die durch Einlagerung von ferromagnetischem Pulver in die Isoliermasse einen anderen Wert erhalten kann. Das Problem der Erzielung einer hohen mechanischen und thermischen Widerstandsfähigkeit eines Folienwickels gegen ein Verschieben der Folienlagen gegeneinander zwecks Kurzschlußvermeidung an den Stirnseiten ist bei diesen Spulen nicht ausdrücklich in Betracht gezogen und auch nicht befriedigend gelöst.
  • Die hohe mechanische und thermische Widerstandsfähigkeit ist jedoch entscheidend, wenn die natürliche Oxydschicht eines Folienwickels, die erforderlichenfalls durch eine geeigneteEloxierung od. dgl. verstärkt werden kann, als Windungsisolation ausreichend sein soll. Eine derartige Isolationsschicht kann man zwar auf der Folienoberfläche bilden, aber es ist schwierig, sicherzustellen, daß die Kanten der Folie durch diese Schicht ausreichend bedeckt sind, weil die Kanten ungleiche Umrisse sowie scharfe Ecken und Grate haben, die beim Zuschneiden einer solchen Folie entstehen. Diese unebenen oder sogar mit einem Grat versehenen Kanten der aufeinanderfolgenden Windungen der Spule liegen dabei übereinander. Auch dann, wenn bei der Fertigung einer solchen Spule die Isolation zunächst ausreichend ist, kommt es durch die geringfügigen Bewegungen zwischen den Windungen, die beispielsweise beim Erwärmen oder Abkühlen der Spule während des Betriebes auftreten, zu einer teilweisen Zerstörung der isolierenden Schicht mit dem Ergebnis, daß der Isolationswert zwischen den Windungen während des Betriebes schlechter wird.
  • Um diese Mängel zu beseitigen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß als mineralische Isolationsmasse eine glasartige Emaille verwendet wird, daß der Spulentragkörper den Wickel an den Stirnseiten überragt, und daß die Emaille den durch den vorspringenden Tragkörperteil und die Stirnseite des Wickels gebildeten Zwickelraurn hohlkehlenförmig ausfüllt und in fester Verbindung mit den den Zwickelraum begrenzenden Teilen steht.
  • Bei diesem Spulenaufbau ist jegliche Relativbewegung, die nach kurzer Zeit zu Windungsschlüssen führen kann, ausgeschlossen. Eine besondere Vorbehandlung der durch Längsschneiden gratigen Folienstreifen ist nicht erforderlich. Der durch den vorspringenden Tragkörperteil und die Stirnseiten des Wickels gebildete Zwickelraum wird in einem Arbeitsgang von der glasartigen Emaille hohlkehlenartig ausgefüllt.
  • Somit ist im Gegensatz zu denjenigen bisher gebräuchlichen Spulenanordnungen, bei denen ein mehrfaches aufeinanderfolgendes Tauchen und Brennen desselben erforderlich ist, um eine genügende Isolationsschicht zu erhalten, bei dem Spulenaufbau gemäß der Erfindung nur ein einmaliges Tauchen und Brennen erforderlich. Im Gegensatz. zu den anderen bekannten Spulen, bei denen die Isoliermasse den Wickel mit etwa gleicher Schichtstärke umschließt, ist die Schichtstärke bei dem Spulenaufbau gemäß der Erfindung nur an den gefährdeten Stellen verstärkt, wodurch eine erhebliche Ersparnis an Isoliermasse vorhanden ist.
  • Bei weiteren bekannten Spulen, insbesondere Zündspulen für Verbrennungsmotoren, verwendet man einen Spulenaufbau, bei dem die Wicklungen in einen Preßling aus synthetischem, thermoplastischem oder wärmehärtendem Material eingebettet sind, der einen guten Schutz gegen Witterungseinflüsse bietet. Der Zwickel zwischen dem Wickel und dem Tragkörper dieser Spule ist zwar durch das Material des Preßlings ausgefüllt, aber dieses Material bildet eine sehr dicke, den ganzen Spulenaufbau umgebende Schicht, und außerdem ist diese Spule keine Folienspule, sondern aus Draht gewickelt, so daß die durch die vorliegende Erfindung gelöste Aufgabe dort nicht berührt wird.
  • Im ganzen gesehen ist der beanspruchte Spulenaufbau sehr einfach in der Herstellung, außerordentlich kompakt und widerstandsfähig, und ein den Spulenaufbau nach der Erfindung verwendender Transforinator hat einen sehr hohen Wirkungsgrad.
  • Als mineralische Isoliermasse wird eine handelsübliche, harte, dichte, glasartige Emaille verwendet, deren Brenntemperatur unterhalb der Schmelztemperatur der verwendeten Folie liegt. Eine derartige Emaille dringt in sehr geringem Ausmaß zwischen die Kanten der Folienwindungen und hält, zu einer widerstandsfähigen, glasartigen Masse abgebunden, diese Kanten unverrückbar fest.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Spulenaufbau aus einem Wickel mit zwei an einem oder beiden Enden in bekannter Weise zusammengeschalteten und quer zu ihrer Längsrichtung versetzten Leitern, deren Kanten bzw. Schmalseiten über ihre gesamte Länge etwa um die Streifendicke gegeneinander versetzt sind.
  • Hierbei können die beiden Folienstreifen gleich breit und um ein Geringes, z. B. 6 inm, gegeneinander quer zur Längsrichtung versetzt sein. Man wird bei dieser Ausführungsform vorteilhafterweise beide Flächen der Folienstreifen eloxieren.
  • Man kann auch zwei Folienstreifen unterschiedlicher Breite verwenden und den schmaleren Folienstreifen so anordnen, daß die aufeinanderfolgenden Windungen des breiteren Streifens mit beiden Kanten bzw. Schmalseiten über-den schmaleren Streifen herausragen.
  • Insbesondere bei der zuletzt genannten Ausführungsform kann auf die Eloxierung eines der beiden FOlJeristreifen verzichtet werden,. so daß in diesem Fall mindestens ein Folienstreifen eloxiert ist und die Eloxierung sich sowohl über die Breitseiten als auch um die Kanten des Folienstreifens herum erstreckt. Der aufgebrachte Schutzbelag füllt hierbei die von den Folienstreifen beiderseits gebildeten Hohlräume aus.
  • Bei Hochkantwicklungen, bei denen die Kanten zweier Wicklungen auf dem Spulenkörper nebeneinanderliegen, ist das Versetzen dieser Kanten zwecks Bilden von Kühlrippen bekannt.
  • Der für das Wickeln des oder der Folienstreifen verwendete Tragkörper ist, wie an sich bekannt, vorzugsweise geschlitzt und aus Stahl. Der Schutzbelag füllt die Ecken aus, die von dem Stahlkörper und den Seitenflächen der Wicklung gebildet werden.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Spule zum Teil im Schnitt, Fig. 2 einen Teil der Wicklung gemäß Fig. 1 und Fig. 3 und 4 zwei andere Ausführungsformen der Wicklung im Schnitt.
  • Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Wicklung hat mehrere Windungen 5, wobei jede Windung eine Folienstärke und -breite hat, die der geforderten Stromstärke entspricht.
  • Beim Zuschneiden der Folie ist darauf zu achten, daß die Kanten der geschnittenen Folienstreifen so gleichmäßig wie möglich sind und ein möglichst geringer Grat entsteht. Es ist jedoch nicht notwendig, die Kanten nachträglich besonders zu entgraten oder in anderer Form zu bearbeiten. Nach dem Zuschneiden wird der Folienstreifen in bekannter Weise eloxiert, damit er auf allen Seiten eine isolierende Schicht erhält.
  • Nachdem die Wicklung finit der üblichen Spannung gewickelt worden ist, erhält sie einen Emailleüberzug 6, der an ihren Seiten einen hohlkehlenartigen Füll- oder Schutzüberzug 7 für die Kanten der übereinanderliegenden Windungen 5 bildet. Das Isolierinaterial, das zu einer harten Masse wird, ist eine glasartige Emaille. Nach Erhärten .der Emaille hat man eine dauerhafte und widerstandsfähige Wicklung, bei der jede denkbare Bewegung der Windungskanten ausgeschlossen und jede Verschlechterung der Isolationseigenschaften während der Lebensdauer der Spule ausgeschaltet ist.
  • Wenn bei der Prüfung der Wicklung der geforderte Isolationswert erreicht wird, dann ist durch den die Windungskanten überdeckenden Emaillelack sichergestellt, daß diese während der gesamten Lebensdauer der Spule im wesentlichen erhalten bleibt, da jede Möglichkeit der Bewegung der Kanten der Windungen 5 durch den Schutzbelag 7 verhindert wird.
  • In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Wicklung gemäß Fig. 1 wird der Folienstreifen auf einen röhrenartigen Stahlkörper unter Dazwischenlegen einer Isolierschicht 10 aufgewickelt. Der Stahlkörper 8 ist bei 9 in Längsrichtung geschlitzt und geringfügig breiter als der Folienstreifen. Der hohlkehlenartige Füll- bzw. Schutzbelag 7 ist so ausgebildet, daß er die von den Windungen 5 und den überragenden Enden des Stahlkörpers 8 gebildeten Ecken ausfüllt. Auf diese Weise erhält man eine besonders haltbare und widerstandsfähige Spuleneinheit, in die ohne wesentliche Gefahr einer Beeinträchtigung der Wicklung magnetische Kernbleche üblicher Form eingeschoben werden können.
  • Die Fig. 3 und 4 zeigen andere Wicklungsarten, bei denen unterbunden wird, daß die Kanten der aufeinanderliegendenWindungen 5 miteinander Kontakt bekommen. In den beiden gezeigten Ausführungsformen wird die Wicklung so hergestellt, daß die Kanten der benachbarten Windungen 5 sich nicht unmittelbar berühren. Gemäß Fig. 3 werden zwei eloxierte Folienstreifen 51 und 52 gleicher Breite und Stärke verwendet. Sie sind jedoch gegeneinander quer zur Längsrichtung versetzt gewickelt, so daß die beiden Kanten der Folienstreifen 51 und 52 einen Abstand voneinander haben, der etwa der Stärke der Folienstreifen 52 oder 51 entspricht.
  • Gemäß Fig. 4 wird ein eloxierter Folienstreifen 53 finit einem dazwischenliegenden unbeschichteten Folienstreifen 54 verwendet. Hierbei ist der Folienstreifen 54 schmaler und stärker als der eloxierte Folienstreifen 53. Die Kanten des Folienstreifens 53 können nicht unmittelbar miteinander in Berührung kommen. Auch in diesem Falle sind, wie in Fig.1 und 2 dargestellt, die Seiten der Spule durch einen Belag aus Isoliermaterial geschützt. Bei der Herstellung wird nach dem bekannten Wickeln des oder der Folienstreifenzu einer spiralförmigenWicklung derBelag in flüssigem oder halbflüssigem Zustand auf diese aufgebracht und die fertige Wicklung bei einer durch den Belag bestimmten Temperatur gebrannt bzw. erhitzt.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Spulenaufbau für Transformatoren od. dgl. elektrische Wicklungsanordnungen mit einem mechanisch und thermisch widerstandsfähigen Spulentragkörper, insbesondere in Rohrform, vorzugsweise mit Längsschlitz, einem um den Tragkörper spiralförmig gewickelten Leiter aus einer galvanisch mit einer Oxydschicht versehenen Aluminiumfolie und mit einer diesen Wickel umschließenden feuerfesten mineralischen Isolationsmasse als :Mittel zum Verhindern von Kurzschlüssen zwischen den Windungslagen an den Stirnseiten des Wickels, dadurch gekennzeichnet, daß als mineralische Isolationsmasse eine glasartige Emaille verwendet ist, daß der Spulentragkörper den Wickel an den Stirnseiten überragt, und daß die Emaille den durch den vorspringenden Tragkörperteil und die Stirnseite des Wickels gebildeten Zwickelraum hohlkehlenförmig ausfüllt und in fester Verbindung mit den den Zwickelraum begrenzenden Teilen steht.
  2. 2. Spulenaufbau nach Anspruch 1 aus einem Wickel mit zwei an einem oder beiden Enden zusammengeschalteten, quer zu ihrer Längsrichtung versetzten Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten bzw. Schmalseiten derselben über ihre gesamte Länge etwa um die Streifendicke gegeneinander versetzt sind.
  3. 3. Spulenaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Folienstreifen (52, 51) gleicher Breite verwendet sind.
  4. 4. Spulenaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Streifen (53, 54) unterschiedlicher Breite verwendet sind und der schmalere Streifen (54) derart angeordnet ist, daß die aufeinanderfolgenden Windungen des breiteren Streifens (53) mit beiden Kanten bzw. Schmalseiten über den schmaleren Streifen (54) herausragen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 525 006; schweizerische Patentschrift Nr. 277 812; französische Patentschrift Nr. 1122 726; britische Patentschriften Nr. 756 494, 766 247 USA.-Patentschrift Nr. 1165 558.
DEF26069A 1957-07-24 1958-07-02 Spulenaufbau fuer Transformatoren od. dgl. elektrische Wicklungsanordnungen Pending DE1102910B (de)

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