DE1464224A1 - Verfahren zum Einbetten einer Wicklung in eine Mischung aus synthetischem thermoplastischem Material und nach dem Verfahren hergestellte Wicklung - Google Patents

Verfahren zum Einbetten einer Wicklung in eine Mischung aus synthetischem thermoplastischem Material und nach dem Verfahren hergestellte Wicklung

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DE1464224A1 DE19621464224 DE1464224A DE1464224A1 DE 1464224 A1 DE1464224 A1 DE 1464224A1 DE 19621464224 DE19621464224 DE 19621464224 DE 1464224 A DE1464224 A DE 1464224A DE 1464224 A1 DE1464224 A1 DE 1464224A1
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Description

Verfahren zum Einbetten einer Wicklung in eine Mischung aus synthetischem thermoplastischem Material und nach dem Verfahren hergestellte Wicklung
In der Elektroindustrie ist es oft wünschenswert, Wicklungen zu verwenden, welche hermetisch in eine Isoliermasse getaucht wurden, mit dem Ziel, jede Korrosion des Leitungsdrahtes, welcher die Wicklung bildet, durch äußere Mittel zu vermelden. Bei bestimmten Anwendungen, insbesondere bei automatischen Waschmaschinen, 1st es wohl selbstverständlich, daß die Wicklungen des Relais wirksam geschützt werden müssen, da sie der Gefahr ausgesetzt sind, Wasserspritzer von der kochenden Waschlauge zu bekommen.
Man hat bereits Wicklungen, welche mit einer Isoliermasse getränkt wurden, hergestellt, aber bis heute wurde diese Isoliermasse aus einem Epoxy-Harz gebildet, welches für Serienfabrikation und niedrigen Preis nicht sehr geeignet ist. Harze dieser Art sind im Einkauf teuer, außerdem dauert es ziemlich lange, bis sie infolge Polymerisation hart werden, wobei die Zeitdauer abhängt von der Temperatur, bei welcher die Polymerisation durchgeführt wird; es kann
-V·
. Heinz Umr, Patentanwalt
Schreiben vom 11Ki 1.1902 betr. Verfahren zum Einbetten. ... Bio» j
bis zu mehreren Stunden dauern. Bei der industriellen Produktion solcher Wicklungen ist es nötig, über eine beträchtliche Anzahl von Formen und Aufbewahrungsstellen oder Heizkammern von großen Ausmafien zur Lagerung dieser Formen zu verfügen. Überdies ist die Zeltdauer der Behandlung solcher Wicklungen relativ lang, denn man muß die Wicklung in eine Form legen, diese mit polymerlsiertem Harz füllen, die Form in ein Lager oder häufiger in eine Heizkammer legen, dann diese Form nach einer bestimmten Zeit wieder aus der Heizkammer nehmen und das Objekt, welches oft eine gewisse Zeit lagern muß, bis das Harz seine endgültige Härte erreicht hat, aus der Form herausnehmen.
Es ist bekannt, daß thermoplastische Stoffe für die Fabrikation zahlreicher Artikel sehr vorteilhaft sind, denn sie können in die Formen eingespritzt werden, und man erhält in großen Quantitäten und in größter Geschwindigkeit Artikel, deren Preis sehr niedrig und deren mechanische und Isolierende Eigenschaften sehr gut sein können. Man findet bei den synthetischen thermoplastischen Harzen Harzeigenschaften, insbesondere in der Klasse der Polyamide, welche erhöhten Betriebstemperaturen widerstehen, z.B. von mehr als 15O° Cf dadurch sind sie in die Kategorie der ausgezeichneten Isoliermittel einzustufen. Vom Zeitpunkt der Einspritzung ab 1st die Schmelztemperatur dieser synthetischen Harze jedoch noch viel höher und überschreitet oft die Maximaltesperatur, welche
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809811/0650
Dlpl.-lng. tMns Untr, Patentanwalt -J~ 1464224
1 if. 11.1962 betr. Verfahren Zorn Einbetten ... Hatt
die Isolierung eines Leitangedrahtes ertragen kann. Hieraus ergeben sich große Schwierigkeiten, wenn man die Herstellung von elektrischen, in eine Masse von thermoplastischem Harz eingebetteten Wicklungen ins Auge faßt, - Schwierigkeiten, welche bis heute die Herstellung solcher Wicklungen verhindert haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in großen Mengen und zu vorteilhaften Preisen die Herstellung von elektrischen, in eine Isoliermasse eingebetteten Wicklungen zu ermöglichen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, eine Wicklung in eine Masse von synthetischem thermoplastischem Material einzubetten; sie 1st dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung in eine sie aufnehmende Form eingelegt wird, die mindestens eine öffnung zum Einführen des thermoplastischen Materials aufweist, wobei diese Form so bemessen ist, daß der Querschnitt der Durchgänge zwischen der Wicklung und den Wänden der Form wenigstens zur Zelt des Binfüllens eine Vergrößerung in Richtung des Materialflusses in der Form erfährt und das Material heiß und unter Druck in die genannte Form eingespritzt wird.
Ausführungsbe!spiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen schematisch erläutert. Es zeigt:
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vom 1H. 11.1962 betr. Verfahren zum Einbetten ... Blatt )/
Flg. 1 im Querschnitt eine Form zur Herstellung von alt
thermoplastischen Überzügen versehenen elektrischen
Wicklungen, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Wicklung, vie sie
mittels der Form gemäß Flg. 1 erhalten wurde, Fig. 3 ein Betall dieser Wicklung im Schnitt, Flg. h einen schematischen Schnitt durch eine bekannte
Haschine zum Einspritzen von thermoplastischem
Material.
FIg» 1 stellt eine elektrische Wicklung in einer Form liegend dar, und zwar -vor dem Einspritzen des thermoplastischen Materials, welches die genannte Wicklung vollständig und hermetisch umschließen soll· Letztere besteht nach klassischer Art aus einem Spulenkörper 1 mit einem rohrförmigen zentralen Teil und zwei Backen 2 und 3 und einem isolierten Leitungsdraht, aufgewickelt auf den Spulenkörper 1, zwischen den beiden Backen, um so eine Wicklung k zu bilden·
Zwischen der Wicklung h and der oberen Backe 2 ist eine runde Seheibe 5 *u* Isoliermaterial angeordnet. Diese runde Scheibe 1st In Fig. 3 gut sichtbar. Zwei Drahtklemmen 6 und 7 (Flg. 2) können nach dem Aufspulen eingeführt werden, wie aus Fig. 3 ersichtlich, zwischen die runde Scheibe 5 und die angrenzende flexible Backe bzw. Seitenwand 2. Diese Backe 2 hat mindestens eine Durchbohrung 8, welche zur Aufnahme eines Teils 9
8098 11/0650 SAD ORiGiNAl
Dlpl.-Ing. Heinz Leoer, Palentanwalt ". 1464224
11K 11.1962betr. Verfahren zum Einbetten ...
der rohrartigen Form, welche aus der Drahtklemme 6 heraustritt, dient. Auf diese Welse dringt nach Einspritzen des synthetischen thermoplastischen Harzes 10, welches die ganze Wicklung bedeckt, ein wenig von diesem Harz in den rohrförmigen Teil 9 ein und hält die betreffende Drahtklemme in Ihrer Lage. Die in Flg. 1 dargestellte Form besteht aus zwei Teilern einem Hauptteil 11 und einem Deckel 12. Der Teil 11 weist eine Aushöhlung 13 zur Aufnahme der Spule alt ihrer Wicklung auf und zwei Stempel lh, welche den Fond dieser Aushöhlung durchlaufen, um so das Herausnehmen aus der Form nach dem Einspritzen zu erleichtern. Der Fond dieser Aushöhlung 13 steht über einen Durchgang 15 von geringem Durchmesser mit einer Leitung 16 zur Zufuhr des thermoplastischen Materials in die Form in Verbindung. Diese Leitungsrinne ist verlängert durch eine Leitungsrinne 17 im Deckel 12; diese Rinne 17 hat konische Form und läuft aus in einen kugelförmigen Teil 18, der dazu bestimmt ist, die Einspritzdüse 19 einer Einspritzmaschine aufzunehmen. Eine solche, an sich bekannte Haschine 1st als Beispiel in Fig. h dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem Trichter zur Einführung der Körnchen des thermoplastischen Materials, einem Kolben 21, der das vom Trichter 20 kommende thermoplastische Material in eine Heizkammer 22 für das thermo« plastische Material drückt. Diese Kammer 22 ist von einem elektrischen Heizkörper 23 umgeben. Ein Heizkörper 2k ist
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Dlpl.-lng. Heinz Lesser, Patentanwalt 1464224
vom 1^.11.1962 betr. Verfahren zum Einbetten ... Blatt
In der Kammer 22 angeordnet, um so die Kontaktfläche zwischen den Wänden dieser Kammer und dem synthetischen Harz zu vergrößern. Unter dem vom Kolben 21 ausgeübten Druck verläßt das thermoplastische Material die Kammer 22 in geschmolzenem Zustand und passiert die Einspritzdüse 19) welche an der Maschine festgeschraubt ist.
Der freie Teil der Öffnung 15 ist mindestens um das Zehnfache, vorzugsweise zwischen Fünfzehn- und Zwanzigfache, kleiner als derjenige der Eintrittsöffnung der Leitungsrinne 17.
Bine solche Spritzmaschine kann mit einem synthetischen thermoplastischen Materlal (Harz) gefüllt werden, beispielsweise aus der Klasse der Polyamide, welches imstande ist, nach der Härtung eine Temperatur von mindestens 130° zu ertragen. Dies verleiht der Wicklung ausgezeichnete Eigenschaften. Es versteht sich von selbst, daß die Qualität des verwendeten Harzes ausgewählt werden kann nach den Erfordernissen, die die Wicklung temperaturmäßig aushalten muß, je nachdem, ob man thermoplastische Harze mit einer zulässigen Maximaltemperatur niedriger als 130° oder im Gegenteil wesentlich höher erzeugen will oder verwenden kann.
Wie in Fig. 1 gezeigt, passiert das von der Einspritzdüse 19 eingeführte, geschmolzene Material die Teile 17 und 16 der Zuleitungsrinne, dann die kleine Öffnung 15? um in die Aushöhlung 13 der Form 11, 12 einzudringen· Letztere ist so
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D!pi.-lng. Heinz UsMr, Patentanwalt * 1464224
om 1U.II.1962 betr. Verfahren zum Einbetten ... ®Μ /Γ
bemessen, daß der Teil des Durchganges εwischen der Wicklung und den Trennwänden dieser Fora eine Vergrößerung, mindesten· In der Richtung de· Material flue »es, In der Fora nach deren Füllung zuläßt. D»r Stoff, welcher durch die öffnung 15 In die Fora eindringt, 1st, vle aan weiß, sehr zäh, da er la Zustand des Schmelzen· 1st. Auf Grund der Länge der Leitung sr Innen 17 und 16 hat der Stoff von der Einspritzdüse 19 ab eine gewisse Abkühlung erfahren, wodurch natürlich seine Zähigkeit erhöht wird. Trotz der sehr kurzen Dauer des Füllens der Fora kühlt sich das Material beim Eintritt Infolge der Druckänderung hinter der öffnung 15 außerdea noch welter ab, und zwar so, daß In dea Augenblick, In dem es in Berührung alt der Wicklung h koaat, seine Temperatur unter die Maxlaalteaperatur, welche die Isolierung des die Wicklung k bildenden Drahtes ertragen kann, absinkt.
Vie Flg. 1 gut zeigt, 1st der Abstand zwischen dea Rand der Backen 2 und 3 und den Wänden der Fora nicht konstant, und aan bemerkt Insbesondere, daß dieser Abstand kleiner 1st in bezug auf die Backe 3 von der Seite der öffnung 15 bis zu einer gegenüberliegenden Stelle. Ebenso sind die Abstände zwischen- der Backe 2 und der Wand der Fora größer als die entsprechenden Abstände zwischen der Backe 3 und den Wänden der Fora. Durch eine exakte Auswahl dieser Dimensionen kann aan wenigstens annähernd einen Ausgleich des durch das synthetische Material auf die Wicklung während des Einspritzen·
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DlpUng. Η·Ιηχ Ltwr, Patentanwalt 1464224 Schreiben vom 1 *+. 11 -1902 betr. Verfahren zum Einbetten ... Blatt f
aasgeübten Druckes erzielen. Der Grundgedanke, welcher es erlaubt, dieses Gleichgewicht zu erhalten oder sich Ihm zu nähern, liegt In der Tatsache, daß sich der freie Teil für den Durchgang des eingespritzten Materials ausdehen muß, und zwar gleichzeitig mit der Zunahme der Zähigkeit dieses Materials, die hervorgerufen wird durch die Abkühlung desselben während des Elnsprltzens.
Nach dem Einspritzen werden die Teile 11 und 12 der Form In bekannter Weise geöffnet und das geformte Stück aus der Höhlung der Form mittels der Stempel 1*f herausgenommen, während das thermoplastische Material, das In der Leitungsrinne 16 noch verblieb, mittels eines Stempels 25 herausgestoßen wird. Die In das thermoplastische Material eingebettete Wicklung bildet ein ästhetisches Ganzes, wie Flg. 2 zeigt.
Wie aus Flg. 1 ersichtlich, weist jede der äußeren Backen 2 und 3 drei ringförmige Rillen 26 auf; In diese Rillen dringt das thermoplastische Material, welches diese Backen Überdeckt· Diese Anordnung gewährleistet eine vollkommene Abdichtung zwischen den Backen 2 und 3 der Spule und der thermoplastischen Umhüllung. Dieses Material zieht sich vom Zeitpunkt seiner Abkühlung ab leicht zusammen und übt nach dem Einspritzen auf die thermoplastische Umhüllung einen Zug dahingehend aas, daß die Backen 2 und 3 in Richtung aufeinander zu gepreßt werden; dieser Drück gewährleistet in Verbindung mit dem durch die Rillen 26 gebildeten Labyrinth eine ausgezeichnete Abdichtung.
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DlpWna. Hafez Usmt, Patentanwalt · 1464224
on. 14.11.19*2 betr. Verfahren ζ um Einbetten ... Blalt
Men kann selbstverständlich Abweichungen und Varianten des beschriebenen Verfahrens vorsehen, und man kann insbesondere, da die Temperatur des eingespritzten Materials, wenn es die öffnung 15 verläßt, höher 1st als die Maximaltemperatur, die die Isolierung des Leitungsdrahtes ertragen kann, die Wicklung ganz oder teilweise mit einem Schutzblatt umgeben, um so einen direkten Kontakt zwischen dem eingespritzten Material und der Isolierung des Leitungsdrahtes, welcher die Wicklung bildet, zu verhindern. Dieses Schutzblatt kann aus Polytetrafluoräthylen bestehen. Selbstverständlich kann auch eine größere oder kleinere Anzahl von Rillen 26 vorgesehen sein, und bei bestimmten Ausführungsformen können diese sogar völlig fehlen. Falls die Wicklungen aus einem ziemlich starren Leitungsdraht gebildet werden, ist es nicht obligatorisch, eine Spule vorzusehen, die Wicklung kann vollständig mit dem thermoplastischen Material getränkt werden.
BAD ORIGINAL
80981 1/0650

Claims (1)

  1. Mp^-lng. Heinz Lester, Patentanwalt — IV ·
    Schreiben vom 1^.11.1962 betr. Verfahren zum Einbetten ... Blatt
    Patentansprüche
    Verfahren zum Einbetten einer Wicklung in eine Hasse aus synthetischem thermoplastischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (1O in eine sie aufnehmende Form (11,12) eingelegt wird, die mindestens eine öffnung 05) zum Einführen des thermoplastischen Materials aufweist, wobei diese Form (11,12) so bemessen ist, daß der Querschnitt der Durchgänge zwischen der Wicklung (*+) und den Wänden der Form (11,12) wenigstens zur Zeit des Einfüllens eine Vergrößerung in Richtung des Materialflusses in die Form (11,12) erfährt, und das Material heiß und unter Druck in die Form eingespritzt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, bsi dem die Wicklung aus einem mit einer Isolierung bedeckten Draht besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein synthetisches Material eingespritzt wird, dessen Schmelztemperatur höher ist als die zulässige Maximaltemperatur der Isolierung.
    3. Form zur Ausübung des Verfahrens mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (11,12) zwischen einem Mundstück (18) zum Ansetzen der Einspritzdüse (19) einer Einspritzmaschine und einer Eintrittsöffnung in den
    BAD ORiGlNAL 809811/0650
    Dlpl.-lng. Hahn Umr, Patentanwalt
    Sdu*ib«n vom 1H. 11.1962 betr. Verfahren zum Einbetten ..» Blatt
    ForHinnenraont (13) eine Leitungsrinne (16,17) aufweist, wobei der freie Querschnitt der öffnung (15) mindestens im das Zehnfache kleiner 1st als der der Eintrittsöffnung der Leitungsrinne (16,17).
    k, Fora nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsrinne (16,17) eine Länge aufweist, die ausreicht, um im Verlauf des Einspritzen^ eine Abkühlung des thermo* plastischen Materials unter die für die Isolierung zulässige Maximaltemperatur hervorzurufen.
    5· Form nach Anspruch 3 und *f, wobei der Leitungsdraht auf einen Spulenkörper (1) aufgerollt ist, der zwei Backen (2,3) aufweist,dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (1) derart in der Form (11,12) angeordnet 1st und die öffnung (15)»durch die das thermoplastische Material in die Form eingespritzt wird, parallel zu einer (3) der Backen (2,3) verläuft und dieser gegenüber versetzt ist, daß das Harz zwischen der Wand der Form (11) und der Oberfläche der Backe (3) gelenkt wird, wobei die Entfernung zwischen dem Außenrand einer Backe (2 oder 3) und der zylindrischen Wand der Form (11,12) kleiner ist für die Backe (3), auf deren Fläche das Einspritzen durchgeführt wird, als für die andere Backe (2), um Deformationen der Backen (2 und 3) zu vermeiden.
    BAD ORIGINAL
    809811/0650
    Dlpl.-lng. Heinz Uuer, Patentanwalt » Ί* - ι -r y -τ *· £. »ι
    Schreiben vom 1^.11.1902 betr. Verfahren zum Einbetten ... Bfatt
    6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (h) vor ihrem Einsetzen in die Form wenigstens teilweise durch ein Schutzblatt bedeckt wird, um so einen direkten Kontakt zwischen der Einspritzmaschine bei hoher Temperatur und der Isolierung des die Wicklung (h) bildenden Drahtes zu verhindern.
    7. Nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 und 2 hergestellte Wicklung, gekennzeichnet durch einen aufgewickelten und in eine Masse aus synthetischem thermoplastischem Material eingebetteten Leitungsdraht.
    8. Wicklung nach Anspruch 7, gebildet aus einem mit einer Isolierung bedeckten Leitungsdraht, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material eine höhere Schmelztemperatur aufweist als die Isolierung.
    9· Wicklung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material aus Polyamiden oder Fluor-Carbonen besteht, die imstande sind, Temperaturen von mindestens 130° zu ertragen.
    10. Wicklung nach Anspruch 7 bis 9, wobei der Leitungsdraht L0 auf eine Isolierauflage aufgewickelt 1st, die aus einem
    CO
    ο rohrförmigen Teil mit zwei Backen an seinen äußeren Enden ^ besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische 5£ Material mindestens einen Teil der Oberfläche der Wicklung · co (1O und wenigstens einen Teil der Außenseiten der ,Backen
    ORIGINAL
    (2 und 3) bedeckt.
    Dipl.-lng. Heinz Lesser, Patentanwalt
    „ L 14.11.1962 . , Verfahren zum Einbetten ... Blolt
    Schreiben vom betr. olop w
    11. Wicklung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten der beiden Backen wenigstens eine ringförmige Rinne (26) aufweisen, in welche das thermoplastische Material, welches diese Backen (2 und 3) bedeckt, einfaßt.
    12. Wicklung nach Anspruch 7 bis 10, bei der der Tragkörper (1)
    eine runde Scheibe (5) aus Isoliermaterial trägt, abgestützt an der Innenseite einer (2) der Backen (2,3) durch den auf die Spule (1) aufgewickelten Leitungsdraht, wobei zwei Verbindungsklemmen (6,7) zwischen dieser runden Scheibe (5) und der angrenzenden Backe (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Backe (2) wenigstens ein erhabenes Teil (8) aufweist, welches dazu bestimmt ist, mit einem auf der Klemme (6) angeordneten Teil (9) entsprechender Form zusammenzuwirken, um so die Klemme (6) fest in ihrer Lage zu halten, wobei diese Backe (2) so flexibel ist, daß sie von der runden Scheibe (5) abhebbar ist, um den Anschluß der genannten Klemmen (6,7) zu ermöglichen.
    13· Wicklung nach Anspruch 7 bis 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Backe wenigstens eine Durchbohrung (8) zur Aufnahme eines ausgehöhlten Vorsprunges (9) einer (6) der Klemmen (6 und 7) aufweist und daß die Aushöhlung dieses Vorsprunges (9) mit dem thermoplastischen Material, welches die Oberfläche dieser Backe bedeckt, gefüllt ist.
    BAD ORIGINAL 80 98 11/0650
DE1464224A 1961-11-20 1962-11-14 Spritzgußform zum Einbetten einer Wicklung in ein synthetisches, thermoplastisches Material Expired DE1464224C3 (de)

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