DE1564042C3 - Kreuzwickelspule - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreuzwickelspule mit einem offenen Wickel, zwischen dessen Drahtwindungen sich Zwischenräume befinden.

Bei elektrischen Geräten geht der Entwicklungstrend bekanntlich zu immer kleineren Abmessungen und einem gedrängteren Aufbau, während gleichzeitig die Strom- und Spannungsbelastung der einzelnen Komponenten steigt. Im Zuge dieser Entwicklung verwendet man auch immer häufiger vergossene Bauteile, d. h. Bauteile, die vollständig in eine isolierende, oft polymere Vergußmasse eingebettet sind, die soweit als möglich alle Hohlräume des betreffenden Bauelementes bzw. der vergossenen Baugruppe ausfüllen soll. Bei höheren Betriebsspannungen besteht nämlich die Gefahr, daß in solchen Hohlräumen eine Koronaentladung auftritt, die die Isolation zerstört und schließlich zum Ausfall des betreffenden Bauelementes führt.

Elektrische Spulen hat man bisher meistens mit direkt aufeinanderliegenden Lagen auf einen Dorn gewickelt. Die Windungen hat man dabei so dicht aneinander wie möglich aufgebracht, und die elektrische Isolation zwischen den verschiedenen Windungen wurde durch die Drahtisolation gebildet. Bei Hochspannungsspulen hat man gelegentlich auch zwischen den einzelnen Windungslagen eine besondere Lagenisolation vorgesehen. Solche Spulen lassen sich nicht einwandfrei vergießen, da die Vergußmasse nicht in die Hohlräume der Spule eindringen und daher auch nicht die Zwischenräume zwischen den verschiedenen Windungen und Lagen innerhalb der Spule ausfüllen kann. Wenn vergossene Spulen dieser Bauart mit hohen Impulsspannungen betrieben werden, können in den nicht ausgefüllten Hohlräumen Koronaentladungen auftreten, die, wie erwähnt, schließlich zu einem Ausfall der Spule führen. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten hat man bereits die Verwendung einer präzisionsgewickelten Spule mit einer Isolation in Form eines offenen Gitters oder Netzes zwischen den verschiedenen Windungslagen in Betracht gezogen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch solche Spulen nicht einwandfrei vergossen werden können, sondern immer noch eine Anzahl von Hohlräumen in der Spulenstruktur verbleiben.

Es ist ferner bekannt, zur Herstellung vergossener Spulen Kreuzwickelspulen zu verwenden. Kreuzwikkel- oder Universalwickel-Spulen sind beispielsweise in der Hochfrequenztechnik seit langem bekannt und werden wegen ihrer kleinen Eigenkapazität häufig zur Realisation von Induktivitäten verwendet. Es ist auch oft versucht worden, Kreuzwickelspulen für Hochspannungszwecke zu benutzen, diese Versuche sind jedoch ohne Erfolg geblieben. Bei Verwendung von Drähten mit einer ausreichenden Lack- oder Emailisolation in Kreuzwickelspulen neigen die Windungen dazu, während des Wickeins abzufallen. Bei den auf diese Weise verlagerten Drähten treten übermäßige Beanspruchungen zwischen der Isolation diecer verlagerten Drähte und der benachbarten Drähte auf. Bei Verwendung umsponnener Drähte werden die Windungen zwar durch die Umspinnung gehalten, die Umspinnung verhindert jedoch ihrerseits ein einwandfreies Ausfüllen aller Hohlräume in der Spule durch die Vergußmasse.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 148 658 ist eine Spule mit einer Wicklung bekannt, an deren Innen- und Außenseite Isolierschichten beispielsweise aus Pappe angebracht sind. Der Zusammenhalt der Wicklung wird durch Zwischenlagen zwischen den Windungslagen gewährleistet.

Ferner war es bekannt (ETZ-B Bd. 9, 1957, S. 392 bis 398), für Isolationszwecke aller Art Epoxidglasmatten zu verwenden, die aber weder zur Gewährleistung der erforderlichen Formstabilität einer Spule noch zur Ausfüllung von Hohlräumen dienten.

Aus der schweizerischen Patentschrift 356 535 ist ein Verfahren zum Ausfüllen der Zwischenräume in einer Spule bekannt, bei dem zwecks Festlegung der Windungsanordnung ein sogenannter Backlack-Draht mit einem bei Erwärmung klebefähig werdenden Lack isoliert wird und die einzelnen Drähte durch Aushärten des Lacks fest miteinander verbunden werden.

Aus der USA.-Patentschrift 2 780 742 ist eine elektrische Spule mit einer Lagenwicklung bekannt, bei der an den Innen- und Außenflächen der Wicklung jeweils eine Isolierschicht aus Epoxidharz aufgebracht und auf der Spule ausgehärtet ist. Hierdurch soll aber lediglich die Wärmeableitung der Spule verbessert werden.

Zur Erhöhung der Formstabilität ist es bekannt, den Wicklungsdraht mit einer Isolierschicht, auf die er aufgewickelt ist, zu verkleben (USA.-Patentschrift 1 643 998) oder die äußeren Wicklungslagen durch Benetzung mit einem erhärtenden Lack zu verfestigen oder die Wicklung mit einem Mantel aus aufgeschrumpftem Isoliermaterial zu versehen (deutsche Patentschrift 917 438) oder aber ein Klebefolienband um die Wicklungen zu legen (deutsche Patentschrift 957 062). Zum Vergießen eignen sich diese bekannten Spulen aber nicht oder nur bedingt.

Aufgabe der Erfindung ist, eine offene Kreuzwikkelspule anzugeben, die formstabil ist und mit einer isolierenden Vergußmasse einwandfrei vergossen werden kann.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Kreuzwickelspule der Eingangs genannten Art mit der Innenfläche und mit der Außenfläche der Spule, deren innerer offener Bereich mindestens 50 % beträgt, jeweils eine Isolierschicht aus auf der Spule ausgehärtetem Epoxidglasgewebe fest verbunden ist.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß wegen des relativ großen offenen Bereiches die Spule unter Ausfüllen aller Zwischenräume einwandfrei vergossen

werden kann, was bisher erhebliche Schwierigkeiten bereitet hatte, während die beiden Isolierschichten andererseits trotz des großen offenen Bereiches eine überraschend hohe Stabilität des Gesamtaufbaus gewährleisten. Ein besonderer Vorteil ergibt sich ferner aus der Tatsache, daß eine Spule gemäß der Erfindung äußerst leicht ist.

Vorzugsweise ist an den Kreuzungspunkten innerhalb der Spule durch einen gehärteten Kunstharzüberzug auf den isolierten Drähten, der den offenen Bereich frei läßt, eine feste Verbindung geschaffen. Dies hat den Vorteil, daß die Festigkeit weiter erhöht wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine perspektivische Ansicht einer offen gewickelten Kreuzwickelspule 10 gemäß der Erfindung, die aus einer Anzahl von Windungen eines Drahtes 12 besteht. Die Windungen des Drahtes 12 verlaufen schräg über die Breite der Spule und bilden den gewünschten, offenen, gitterartigen Wickel. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, biegt der schräg über die Breite der Spule 10 verlaufende Draht 12 an den Rändern der Spule, z. B. bei 14, scharf um und läuft dann in der entgegengesetzten Richtung schräg zum anderen Spulenrand. Die offene Kreuzwickelspule nach der Erfindung hat mehr als 50 °/o offene Fläche in der Spule. Trotzdem ist sie im Aufbau und den Abmessungen stabil. Sie kann unter Ausfüllung aller Zwischenräume im Wickel einwandfrei vergossen werden.

Bei der Herstellung der Kreuzwickelspule wird vor dem Wickeln der Spule 10 auf einen Wickeldorn ein Resitol- oder B-Stadium-Epoxyharz-Glasgewebe 16 aufgebracht. Nachdem die Kreuzwickelspule 10 auf den Dorn aufgewickelt worden ist, wird eine zweite Schicht 18 aus dem B-Stadium-Epoxyharz-Glasgewebe 18 fest um die äußere Oberfläche der Spule 10 gewickelt. In F i g. 1 ist die äußere Isolierschicht aufgebogen dargestellt, um den Kreuzwickel besser sichtbar zu machen. Bei der fertigen Spule ist die Isolierschicht 18 selbstverständlich fest um die Außenfläche der Spule 10 gewickelt. Nachdem die Spule gewickelt und die aus Epoxyharz im B-Stadium und Glasgewebe bestehende Isolation angebracht ist, wird die Spule zur Aushärtung des Epoxyharzes erhitzt. Das ausgehärtete Epoxyharz-Glasgewebe stabilisiert die Kreuzwickelspule 10 bezüglich ihrer Form und Abmessungen, legt die inneren Windungen der Spule fest und verhindert eine Verlagerung der Spulenwindungen und ein Auseinanderfallen der Spule.

Bei einer Ausgestaltung der Kreuzwickelspule wird die Spule 10 mit Draht 12 gewickelt, dessen Emailoder Lackisolation mit einem Überzug versehen ist.

Der Überzug auf der Drahtisolation dient zum Festlegen benachbarter Drahtwindungen an ihren Kreuzungspunkten. Eine Art von Überzug, der die gewünschte Haftung benachbarter Drähte gewährleistet, ist Polyvinylbutyralharz. Die Spule 10 wird nach dem Wickeln erhitzt, solange sie sich noch auf dem Wickeldorn befindet. Bei der Erhitzung erweicht der Überzug zuerst und härtet dann aus. Durch die Aushärtung werden die benachbarten Drahtwindungen an ihren Überkreuzungs- oder Berührungspunkten wirkungsvoll miteinander verbunden. Bei Spulen aus sehr dünnem Draht ist der zusätzliche Überzug besonders nützlich, da er die Spule nicht nur stabilisiert, sondern auch zur Isolation beiträgt.

Die in F i g. 1 dargestellte Spule ist mit einer elektrostatischen Abschirmung 20 versehen, die aus Streckmetall besteht. Wenn eine solche elektrostatische Abschirmung 20 verwendet werden soll, wird sie vor der inneren Isolierschicht 16 auf den Wickeldorn aufgebracht. Beim Härten der Isolierschicht 16 wird dann die Abschirmung 20 in der gewünschten Lage fest mit der Spule 10 verbunden. Selbstverständlich kann auch statt dessen oder zusätzlich an der Außenseite der Spule eine elektrostatische Abschirmung vorgesehen werden, die dann fest mit der Isolierschicht 18 und damit mit der Spule 10 verbunden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kreuzwickelspule mit einem offenen Wickel, zwischen dessen Drahtwindungen sich Zwischenräume befinden, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Innenfläche und mit der Außenfläche der Spule, deren innerer offener Bereich mindestens 50°/i> beträgt, jeweils eine Isolierschicht (16, 18) aus auf der Spule ausgehärtetem Epoxydglasgewebe fest verbunden ist.

2. Kreuzwickelspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kreuzungspunkten innerhalb der Spule durch einen gehärteten Kunstharzüberzug auf den isolierten Drähten (12), der den offenen Bereich frei läßt, eine feste Verbindung geschaffen ist.