DE1414682C - Verfahren zur Herstellung elektrischer Spulen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- ersten überdeckt und so Ungleichheiten in der Dicke

lung elektrischer Spulen, bei welchem mindestens auf der isolierenden Schicht zwischen zwei Windungen

eine Seite eines breiten Aluminiumstreifens ein iso- einer Spule hervorruft.

lierender Überzug aufgebracht und dieser breite Aus dem Aufsatz »Aluminium Foil and Strip for Streifen in eine Anzahl schmaler Streifen zerschnit- 5 Electrical Windings« in der Zeitschrift »Electrical ten wird, bei welchem diese schmalen Streifen zu Review« vom K). April 1959 sind elektrische Spulen Rollen gewickelt und diese Rollen zu elektrischen bekannt, die aus einem ilachen, mindestens auf einer Spulen umgespult werden und bei welchem die an Breitseite einen dielektrischen Überzug tragenden, den Seitenflächen der Rollen bzw. Spulen frei liegen- gerollten Metallstreifen bestehen, deren Schmalseiden Stirnflächen der Aluminiumstreifen mit einer io ten von einer dielektrischen Oxidschicht bedeckt sind, isolierenden Schicht versehen werden. Bei der Herstellung dieser Spulen wird die anodische

Elektrische Spulen werden meist durch eine Mehr- Oxydierung der Schmalseiten der Streifen in einem zahl von Windungen eines flachen Aluminiumstrei- elektrolytischen Bad vor der Aufwicklung der Streifens gebildet, wobei ein fortlaufender Belag eines fen zu einer Rolle durchgeführt. Diese Methode ist dielektrischen Materials zwischen die Windungen der 15 deshalb nicht zufriedenstellend, weil die Streifen-Spule gebracht wird, um die einzelnen Windungen länge und damit die SpulengröBe durch die räumelektrisch gegeneinander zu isolieren. Zu diesem liehe Ausdehnung der einmal installierten Elektro-Zweck werden im allgemeinen dünne Papierstreifen lysebäder begrenzt ist.

oder ein Film einer isolierenden Glasur, eines Firnis- Des weiteren ist aus der USA.-Patentschrift

ses oder Lackes verwendet. Andererseits hat man zu 20 2 863 796 ein Verfahren zur Herstellung elektri-

diesem Zweck auch häufig schon einen Niederschlag scher Spulen aus Metallstreifen bekannt, bei wel-

von Aluminiumoxid verwendet. ehern ein relativ breites Metallblatt und ein weiteres,

Es hat sich gezeigt, daß das Verfahren zur Herstel- die isolierende Zwischenschicht bildendes Blatt zu-

lung von Streifen zur Bildung von Spulen sehr ver- sammengeroüt werden, wonach die so erhaltene,

einfacht werden kann, wenn ein breiterer Alumi- 25 relativ breite Rolle mit einem Wachs oder Harz

niumstreifen, der vorher mit einem dielektrischen sorgfältig imprägniert und danach in eine Vielzahl

Überzug verschen wurde, in schmale Streifen zer- schmaler Rollen zerteilt wird. Zur Entfernung der

schnitten wird. Ein wesentlicher Vorteil dieses Ver- beim Schneiden sich bildenden Schnittgrate werden

fahrens, das dielektrische Material auf einen einzigen die Rollen für kurze Zeit in ein heißes Säurebad

breiten Streifen aufzubringen und diesen dann in 30 eingelegt, das die Schnittgrate weglöst,

schmale Streifen zu zerschneiden, besteht darin, Schließlich ist aus der USA.-Patentschrift

daß so ein zusammenhängender, sich über die ganze 1 165 558 noch ein weiteres Verfahren zur Herstel-

Flächc erstreckender Überzug mit größerer deich- lung einer elektrischen Spule bekannt, nach wel-

mäßigkeit hinsichtlich seiner Dicke und Qualität chem auf mindestens eine Oberfläche eines breiten

gebildet werden kann als bei einer Vielzahl von 35 Aluminiumstreifens ein zusammenhängender dielek-

schmalen Überzügen. Darüber hinaus kann auch trischer Überzug aufgebracht und der so beschichtete

ein solches Verfahren weit wirtschaftlicher durch- Aluminiumstreifen in eine Vielzahl schmaler Streifen

geführt werden als das Überziehen einzelner schma- zerschnitten wird. Diese schmalen Streifen werden

ler Streifen. dann jeweils zu einer Rolle gerollt, deren Seiten-

Es ist unvermeidlich, daß, wenn ein breiter Strei- 40 fläche aus blankem Metall zur Vermeidung von

fen in eine Mehrzahl schmaler Streifen zerschnitten Kurzschlüssen mit einer Isolationsschicht versehen

wird, durch diesen Schneidvorgang das Aluminium- werden. Eine Isolation kann aber auch dadurch er-

Grundmetall an den Randflächen der schmalen reicht werden, daß die Rollen in ein Säurebad gelegt

Streifen bloßgelegt wird und rauhe Kanten gebildet werden, welches das Metall vom Rande her auflöst,

werden. Diese bloßgclegten Randflächen müssen wie- 45 den dielektrischen Überzug jedoch nicht angreift,

der bedeckt werden, um Kurzschlüsse zwischen den so daß dieser über den Metallstreifen übersteht und

einzelnen Windungen einer Spule zu verhindern. Es so eine Isolationsschicht zwischen zwei aufeinander-

wurden schon vielerlei Vorschläge- gemacht, die folgenden Windungen bildet.

bloßgelcgten Ränder der im übrigen gegeneinander Die bekannten Verfahren haben jedoch den Nachisolierten Streifen einer Spule gegeneinander zu iso- 50 teil, daß der dielektrische Überzug, der häufig aus lieren, aber keiner dieser Vorschläge erwies sich einem thermoplastischen Harz besteht, zwischen den einerseits als wirkungsvoll und andererseits als wirt- einzelnen Windungen in den plastischen Zustand schaftlich genug. So wurde beispielsweise schon vor- übergeht und dadurch gegeneinander anliegende geschlagen, die Kanten der schmalen Streifen, so- Windungen verkleben. Dies ist besonders dann der bald diese die Schneidvorrichtung verlassen haben, 55 Fall, wenn die Rollen z. B. beim Reinigen, während nach innen umzubiegen, so daß die schmalen Seiten- der elektrolytischen Behandlung oder danach beim flächen einen isolierenden Überzug aufweisen. Die- Abspülen mit heißem Wasser auf Temperaturen scs Verfahren ist jedoch sehr umständlich und teuer, gebracht werden, bei denen das dielektrische Mateso daß an Stelle dessen schon vorgeschlagen wurde, rial infolge seines niedrigen Schmelzpunktes erweicht, eine Schicht von Firnis oder Lack auf die Randllä- 60 Außerdem besteht die Gefahr, daß der Elektrolyt chen der schmalen Streifen aufzusprühen, sobald während der anodischen Oxydation unter der Wirdicse die Schneidvorrichtung verlassen haben. Auf kung von Kapillarkrüftcn in die Zwischenräume diese Weise konnte jedoch kein voll wirksamer iso- zwischen die Windungen eingesogen wird und dort lierender Überzug erhalten werden, da häufig noch zu Korrosionserscheinungcn oder zu Beeinträchti-Unrauhigkeiten aus dem Überzug hervorragen und 65 gungen des organischen dielektrischen Überzuges so Kurzschlüsse verursachen. Darüber hinaus weist führt.

ein solches zusätzliches Aufbringen eines Belages Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

den Nachteil auf, daß dieser zweite Überzug den Verfahren zur Herstellung elektrischer Spulen der

eingangs erwähnten Art zu entwickeln, das die im vorstehenden genannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll ein Eindringen der Elektrolytlösung während der anodischen Oxydation zwischen die Windungen und ein Erweichen der dielektrischen Isolationsschicht während der Herstellung und Bearbeitung der Rollen vermieden werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß die Seitenflächen der Rollen gegen ein Kissen gepreßt werden, das mit einer hydrophoben Flüssigkeit getränkt ist, die unter der Wirkung der Kapillarkräfte zwischen die Windungen der Rollen eindringt, daß die Stirnflächen der Streifen von der Flüssigkeit gereinigt werden und daß die Rollen in an sich bekannter Weise einer anodischen Oxydation unterworfen werden, um auf den Stirnflächen der Streifen eine Oxidschicht zu bilden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als hydrophobe Flüssigkeit Petroleum verwendet.

Als hydrophobe Flüssigkeit haben sich außerdem Kerosene besonders bewährt. In jedem Fall muß die zu verwendende hydrophobe Flüssigkeit eine genügend niedrige Zähflüssigkeit aufweisen, um unter dem Einfluß von Kapillarkräften zwischen die Windungen einzudringen. Beim Pressen der Rollen gegen das mit der hydrophoben Flüssigkeit getränkte Kissen muß sich die Flüssigkeit zwischen den Windungen nicht unbedingt von einer Kante der Streifen zur anderen erstrecken.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darauf zu achten, daß die Schnittflächen an den beiden Stirnseiten einer Rolle frei von der hydrophoben Flüssigkeit bleiben, um während der anodischen Oxydation vollständig von der sich bildenden Oxidschicht bedeckt zu werden. Eine Reinigung der Schnittflächen von der hydrophoben Flüssigkeit kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Rollen in einer Ätzflüssigkeit behandelt werden, welche die hydrophobe Flüssigkeit löst. Wie sich gezeigt hat, werden auf diese Weise die seitlichen Schnittflächen wirksam gereinigt, während die hydrophobe Flüssigkeit zwischen den Windungen nicht ausgewaschen wird.

Zur sicheren Vermeidung eines Verklebens des dielektrischen Überzuges in den einzelnen Windungen bei den bei der Bearbeitung der Rollen erforderlichen Temperaturen ist darauf zu achten, daß die hydrophobe Flüssigkeit unter der Einwirkung von Kapillarkräften mindestens so weit nach der Mitte der Streifen eindringt, als mit einer Überhitzung gerechnet werden muß. In vielen Fällen kann ein Verkleben der Windungen und insbesondere das Eindringen von Elektrolytlösung zwischen die Windungen schon dadurch vermieden werden, daß sich die hydrophobe Flüssigkeit lediglich im Bereich der Randzonen der Streifen befindet. Auf diese Weise werden die Zwischenräume nach außen gut abgedichtet und dadurch verhindert, daß heiße Reinigungsflüssigkeit oder Elektrolytlösungen zwischen die einzelnen Windungen eindringen und den organischen Überzug plastifizieren.

Zur Herstellung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnden Rolle wird eine verhältnismäßig breite Aluminiumfolie von z. B. etwa 1 ;5 m/i Dicke über eine Walze geführt, die auf die Folie einen flüssigen dielektrischen organischen Überzug, beispielsweise ein Polyvinylacetat oder eine isolierende Siliconschmelzmasse in gleichmäßiger Dicke aufträgt. Hierauf wird dieser dünne Überzug getrocknet und gehärtet. Wahlweise kann auf die breite Aluminiumfolie auch ein anorganischer dielektrischer Überzug, beispielsweise ein dünner anodischer Film, aufgebracht werden, wobei dieser ebenfalls keine Verbindung mit der später auf die Schmalseitenflächen aufgebrachten Schicht aufweist. Hierauf wird die so mit einem Überzug versehene

ίο Folie fortlaufend in eine Mehrzahl schmaler Streifen zerschnitten. -

Bei diesem. Schneidvorgang wird an den Schnittflächen Aluminiummetall freigelegt, wobei an den Kanten Unebenheiten und auch dünne Splitter entstehen können. An diesen frisch gebildeten Schnittkanten können auch abgeblätterte Teilchen des getrockneten isolierenden Überzuges hängenbleiben. Die einzelnen durch Zerschneiden der Aluminiumfolie gebildeten Längsstreifen werden dann auf entsprechenden Kernen zu Spulen gerollt. Die Kerne können ebenfalls aus Aluminium bestehen oder auch einem elektrisch nichtleitenden Material, das etwaigen Angriffen bei der späteren Elektrolyt-Behandlung widersteht. Die Aluminiumkerne erhalten bei der späteren elektrolytischen Behandlung ebenfalls einen nichtleitenden Überzug und sind dann Kernen aus nichtleitendem Material gleichwertig.

Die Breitseiten der so gebildeten zylindrischen Spulen werden durch die Schnittkanten begrenzt, die meist eine sehr rauhe zersplitterte Oberfläche aufweisen, infolge des Abblätterns kleiner Teilchen des Überzuges in der Nähe der Schnittkanten entstehen an den Seitenkanten der aufeinanderfolgenden Windungen kleine Löcher.

Die so erhaltenen Rollen werden nach der Reinigung erfindungsgemäß mit ihren Seitenflächen gegen ein mit einer hydrophoben Flüssigkeit getränkten Kissen gepreßt und danach die Stirnflächen der Streifen von der hydrophoben Flüssigkeit sorgfältig gereinigt. Danach wird die so behandelte Rolle in an sich bekannter Weise in einem Elektrolytbad, das vorzugsweise Chromsäure, Schwefelsäure oder Oxalsäure als Elektrolyt enthält, oder auch ein ätzendes alkalisches Bad sein kann, anodisch oxydiert. Diese Bäder, in denen die Spulen die Anode und rostfreier Stahl oder ein anderes leitendes Metall die Kathode bilden, werden mit Gleichstrom, niedriger Spannung oder gelegentlich auch mit Wechselstrom betrieben. Auf diese Weise wird an jeder freien Aluminiumoberfläche Aluminiumoxid gebildet und die kleinen Splitter werden von den Seitenkanten entfernt, so daß die Kanten und die Schmalseitenflächen der Spulen einen gleichmäßigen und zusammenhängenden isolierenden Überzug erhalten.

Besteht der Wickelkern aus Aluminium, so erhält auch dieser einen elektrisch isolierenden anodischen Überzug. Isolierende oder nichtleitende Wickelkerne sind zu bevorzugen, da diese der Ausbildung von Umwegströmen zu dem Inneren entgegenwirken, wenn der Wickelkern Verbindung mit der Anodenzuleitung hat.

Nach der Bildung des anodischen Niederschlages werden die Spulen gespült und getrocknet. So hergestellte Spulen eignen sich ganz besonders zur Heistellung von durch Umspulen gefertigter elektrischer Spulen, die mit den notwendigen Zuleitungen versehen werden. Die Zuleitungen können jedoch auch schon an den Streifen befestigt werden, ehe sie /u

Spulen gewickelt werden, so daß so hergestellte Spulen nach Durchführung der im vorhergehenden ,beschriebenen Verfahrensschritte unmittelbar als elektrische Spulen Verwendung finden können.

Erfindungsgemäß behandelte Rollen können nach der anodischen Behandlung mit heißem Wasser von etwa Siedetemperatur gespült werden, ohne daß dabei organische dielektrische Überzüge, die schon bei Zimmertemperatur plastifizieren und klebrig werden, erweichen. Die zur Herstellung elektrischer Spulen häufig verwendeten Vinyl-Dielectrica werden beispielsweise schon bei Temperaturen von etwa 80° C weich.

Es ist selbstverständlich, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Rollen aus Aluminiumlegierungen behandelt werden können.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung elektrischer Spulen, bei welchem mindestens auf eine Seite eines breiten Aluminiumstreifens ein isolierender Überzug aufgebracht und dieser breite Streifen in eine Anzahl schmaler Streifen zerschnitten wird, bei welchem diese schmalen Streifen zu Rollen gewickelt und diese Rollen zu elektrischen Spulen umgespult werden und bei welchen die an den Seitenflächen der Rollen bzw. Spulen frei liegenden Stirnflächen der Aluminiumstreifen mit einer isolierenden Schicht versehen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen der Rollen gegen ein Kissen gepreßt werden, das mit einer hydrophoben Flüssigkeit getränkt ist, die unter der Wirkung der Kapillarkräfte zwischen die Windungen der Rollen eindringt, daß die Stirnflächen der Streifen von der Flüssigkeit gereinigt werden und daß die Rollen in an sich bekannter Weise einer anodischen Oxydation unterworfen werden, um auf den Stirnflächen der Streifen eine Oxidschicht zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Petroleum als hydrophobe Flüssigkeit.