DE1764387B1 - Elektrische scheibenspule mit einer wicklung aus metall band und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Scheiben- der einzelnen Scheibenspulen entsprechende Streifen spule mit einer Wicklung aus einem wenigstens auf bleiben die Seitenkanten des Metallbandes blank und einer Breitseite mit einer Isolierschicht versehenen unisoliert, so daß bei der fertigen Scheibenspule hier Metallband und mit einer Beschichtung aus iso- leicht elektrische Überschläge von Wickellage zu lierendem Material auf den Seitenflächen der Wick- 5 Wickellage auftreten können. Wenn eine Scheibenlung, an denen die Isolierschicht über die Kanten spule aus einem Metallband und einem mit diesem des Metallbandes vorsteht. Gegenstand der Erfin- aufgewickelten Isolierband, d. h. also aus zwei Bändung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen solcher dem gewickelt wird, kann man das Isolierlagenband Scheibenspulen. breiter als das Metallband machen, so daß es seitlich

Scheibenspulen, die aus einem spiralförmig auf- io übersteht und die Gefahr der Entstehung von Übergewickelten Metallband bestehen, sind seit langem schlagen mindert. Das Wickeln von Metallbandbekannt. Zur elektrischen Isolierung der einzelnen Scheibenspulen aus zwei Bändern ist jedoch um-Wickellagen gegeneinander ist es bekannt, mit dem ständlicher und teurer als die Herstellung von Metall-Metallband zugleich ein zweites, elektrisch isolieren- band-Scheibenspulen aus einem Metallband, bei dem des Band spiralförmig zu wickeln. Zur besseren Ab- 15 die Isolierung der Wickellagen gegeneinander durch leitung der während des Gebrauches in einer solchen eine Isolierschicht auf wenigstens einer Breitseite des Scheibenspule entwickelten Wärme ist es auch be- Metallbandes erzielt wird. Um auch bei diesen letztkannt, die Seitenkanten des Metallbandes als stark genannten Scheibenspulen einen die Gefahr von hervortretende Kühlrippen auszubilden, um so die Überschlägen mindernden seitlichen Überstand der Wärme abgebende Oberfläche der Seitenflächen der 20 Isolierschicht zu erreichen, ist es bekannt, die fertig-Scheibenspule zu vergrößern. Bekannt sind auch gewickelten Scheibenspulen einem Ätzvorgang zu Scheibenspulen aus einem spiralförmig aufgewickel- unterziehen, durch den die Seitenkanten des Metallten Metallband, das zur Isolierung der Wickellagen bandes weggeätzt werden, während die Isolierschicht gegeneinander wenigstens auf einer Breitseite mit vom Ätzmittel nicht angegriffen wird. Dieses Vereiner Isolierschicht versehen ist. Bei einer bekannten 25 fahren ist jedoch aufwendig und risikovoll, da die Ausführungsform derartiger Scheibenspulen besteht genaue Steuerung der Ätzung schwierig ist und die das Metallband aus Aluminium oder einer Gefahr besteht, daß Ätzmittel zwischen die Wickel-Aluminiumlegierung und weist auf wenigstens einer lagen eindringt und hier nicht wieder beseitigt wer-Breitseite eine Aluminiumoxydschicht als Isolier- den kann, so daß es die Scheibenspulen im Laufe der schicht auf, wobei diese Aluminiumoxydschicht ge- 30 Zeit zerstört. Bekannt ist schließlich die Aufbringung wohnlich durch elektrolytische Oxydierung erzeugt einer Isoliermasse auf die Seitenflächen und gewird und einen vorzüglichen Isolator zwischen den gebenenfalls auch auf die Innen- und Außenfläche einzelnen Wickellagen bildet. Weitere bekannte Vor- von Metallband-Scheibenspulen sowie die Anwenteile dieser Aluminiumoxydschicht sind deren ge- dung der Elektrophorese zum Aufbringen von ringe Stärke bei großer mechanischer und chemischer 35 Isoliermassen auf elektrische Leiter. Resistenz, die innige Bindung der Aluminiumoxyd- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schicht mit dem Aluminium des Metallbandes, die elektrische Scheibenspule der eingangs beschriebenen gute Wärmeleitfähigkeit zur Ableitung der in der Art sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu Scheibenspule entstehenden Wärme sowie ihre hohe schaffen, bei denen die zur Erhöhung der ÜberTemperaturbeständigkeit. Bei der Herstellung der- 40 schlagfestigkeit erforderlichen rillenartigen Vertiefunartiger Scheibenspulen aus gewickeltem Metallband gen an den Seitenflächen der Wicklung zwischen den geht man bekanntlich entweder so vor, daß man ein Isolierschichten der einzelnen Wickellagen nicht breites Metallband zunächst spiralförmig aufwickelt durch Ätzen, sondern durch eine mechanisch leicht und die fertige Wicklung dann rechtwinklig zur herzustellende Form der Bandkanten erzeugt Wickelachse in Scheibenspulen zerschneidet, oder 45 werden.

man zerschneidet ein breites Metallband zunächst in Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer elekschmale Streifen und wickelt diese dann zu den ge- trischen Scheibenspule der eingangs beschriebenen wünschten Scheibenspulen. Die Isolierschicht auf Art gemäß der Erfindung dadurch, daß diese Kanten einer Breitseite des Metallbandes bewirkt zwar im des Metallbandes von der Isolierschicht nach innen Inneren der Scheibenspule eine einwandfreie Isolie- 50 zur Bandmitte hin abgeschrägt sind, so daß also die rung der Wickellagen gegeneinander, im Bereich der Isolierschicht in den Seitenflächen der Scheiben-Seitenflächen der Scheibenspule jedoch treten infolge spule am weitesten vorspringt, während die Seitendes beschriebenen Schneidvorganges häufig Grate kante des Metallbandes innerhalb der so entstehenauf, die einen Kurzschluß zwischen den Wickellagen den rillenartigen Vertiefungen liegt und folglich die verursachen können. Man hat daher bereits vor- 55 Distanz, die ein Überschlag von Wickellage zu geschlagen, im Bereich der Seitenkanten des Metall- Wickellage zurücklegen müßte, wesentlich Verbandes zusätzliche Isolationsbänder mit einzuwickeln größert wird.

oder eine Isoliermasse insbesondere im Bereich Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der dieser Seitenkanten des Metallbandes zwischen die Erfindung ist das Metallband in an sich bekannter Wickellagen zu pressen, wobei diese Isoliermasse er- 60 Weise ein Aluminiumband, und die Isolierschicht härtet und Relativbewegungen zwischen den Wickel- wird von einer Oberflächenschicht aus Aluminiumlagen etwa infolge von Temperaturänderungen ver- oxyd gebildet.

hindern soll. Ein besonderes Problem bei Metallband- Beim Verfahren zur Herstellung von Wicklungen Scheibenspulen ist die Gefahr elektrischer Über- für elektrische Scheibenspulen dieser Art wird ein schlage im Bereich der Seitenflächen der Scheiben- 65 breites, wenigstens auf einer Seite mit einer Isolierspulen zwischen den Wickellagen. Infolge des oben schicht versehenes Metallband mittels mehrerer beschriebenen Schneidvorganges beim Zerschneiden nebeneinander angeordneter Trennwerkzeuge in eines breiten Metallbandes in schmale, der Breite einzelne Bänder mit den für die Wicklungen erforder-

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lichen Breiten zertrennt, und die so gebildeten Einzel- nach innen zur Bandmitte hin verlaufen. Die Seitenbänder werden zu Scheibenspulen aufgewickelt, wo- kanten der Isolierschichten 14 der einzelnen Wickelbei erfindungsgemäß die Kanten der einzelnen Bän- lagen liegen also im Querschnitt betrachtet am weiteder durch keilförmig sich verbreiternde Trennwerk- sten außen, während die Seitenkanten 16 der Metallzeuge abgeschrägt werden. 5 bandwickellagen nach innen schräg zurückweichen. Man erkennt, daß dies ein überaus einfaches und Auf diese Weise wird die Möglichkeit der Entstehung preiswertes Verfahren zum Herstellen von über- von Überschlägen von einer zur anderen Wickellage schlagfesten Scheibenspulen ist. seitlich um die Isolierschichten 14 herum erheblich Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des verringert. Selbst bei hoher Belastung der Scheiben-Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß ίο spule treten daher keine derartigen Überschläge auf. bei Verwendung eines einseitig mit einer Oxydschicht Zudem aber erreicht man, daß in den rechtwinklig bedeckten Aluminiumbandes die Trennwerkzeuge zur Scheibenspulenachse liegenden Seitenflächen 18 auf der nicht von der Oxydschicht bedeckten Seite der Scheibenspule keine elektrisch leitenden Teile des Aluminiumbandes angreifen. mehr liegen, weil die Isolierschichten 14 bis in diese

Diese Verfahrensweise hat zwei wesentliche Vor- 15 Seitenflächen 18 ragen.

teile. Wenn die Trennwerkzeuge beim Schneid- Man kann die Scheibenspule 10 zusätzlich auf Vorgang das Aluminiumband durchtrennt haben, ihren Seitenflächen 18 aber auch auf ihrem inneren reißt die spröde, harte Aluminiumoxydschicht ohne und äußeren Umfang 20, 22 mit einer Beschichtung die Einwirkung der Trennwerkzeuge, so daß die 24 aus isolierendem Werkstoff versehen, beispiels-Schneiden der Trennwerkzeuge von dieser harten 20 weise aus einer Kunststoff- oder Lackbeschichtung. Aluminiumoxydschicht nicht beansprucht, d. h. Diese Beschichtung isoliert nicht nur die Seitenkanten stumpf gemacht werden. Zum anderen können keine 16 des Metallbandes 12, sondern dient gleichzeitig Metallgrate entstehen, die über die nicht mit einer zur Festigung der gesamten Spule. Gemäß der Dar-Aluminiumoxydschicht versehene Breitseite des Stellung in den F i g. 1 und 2 kann man die durch die Aluminiumbandes hinausragen, da die Schneidrich- *5 Abschrägung der Seitenkanten 16 des Metallbandes tung der Trennwerkzeuge zur Aluminiumoxydschicht 12 entstehenden, im Querschnitt etwa dreieckigen hin verläuft. Ringnuten ganz mit Isolierwerkstoff ausfüllen, so daß Die Erfindung wird nun weiter an Hand eines die Scheibenspule 10 glatte Seitenflächen 18 erhält. Ausführungsbeispiels erläutert, wobei auf die Zeich- Bei der Scheibenspule gemäß der Erfindung muß nungen Bezug genommen wird. Es zeigt 3° das Metallband 12 nur auf einer Seite eine Isolier-F i g. 1 in einer schematischen Darstellung einen schicht 14 aufweisen. Man kann zur Herstellung der Querschnitt durch eine Scheibenspule gemäß der Er- Scheibenspule 10 jedoch selbstverständlich auch beidfindung, seitig mit einer Isolierschicht versehene Metallbänder F i g. 2 in vergrößerter Darstellung den in F i g. 1 12' verwenden, wie dies in F i g. 3 schematisch darmit II bezeichneten Ausschnitt, 35 gestellt ist. Hier weist das Metallband 12', ζ. Β. ein F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung Aluminiumband, auf der einen Seite die Isoliereiner anderen Ausführungsform und schicht 14' und auf der anderen Seite eine Isolier-Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vor- schicht 26 auf, die beide aus Aluminiumoxydschichrichtung zum Zertrennen eines breiten Aluminium- ten bestehen können. Im übrigen weist diese Scheibenbandes in schmale Einzelbänder, die mit einer nicht 4° spule die gleichen erfindungswesentlichen Merkmale dargestellten Wickelvorrichtung zu Scheibenspulen hinsichtlich der Abschrägung ihrer Seitenkanten auf gewickelt werden. und kann auch mit einer Isolierwerkstoff-Beschich-

In den einzelnen Figuren sind zur Verdeutlichung tung oder mit einer Vergußmasse 28 versehen sein, des Wesens der vorliegenden Erfindung die Ab- An Hand der F i g. 4 soll ein bevorzugtes Vermessungen der einzelnen Wickellagen und Isolier- 45 fahren zum Herstellen einer Scheibenspule gemäß der schichten übertrieben dargestellt. Erfindung beschrieben werden. Ein Aluminiumband Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel einer 30 großer Breite, das auf einer Seite mit einer iso-Aluminiumbandspule beschrieben, die Grundlagen lierenden Aluminiumoxydschicht 34 versehen ist, der Erfindung sind jedoch mit Vorteil auch bei wird mit Trennwerkzeugen 36 in Einzelbänder 32, Metallbandspulen aus anderen Metallen anwendbar, 5° 32', 32" zerschnitten, deren mittlere Breite gleich der so daß die Erfindung nicht auf Aluminiumband- gewünschten Breite der herzustellenden Scheibenspulen beschränkt sein soll. spule 10 ist. Hierzu sind die Trennwerkzeuge 36 der-F i g. 1 zeigt eine Scheibenspule 10, die aus einem art angeordnet, daß ihre Schneidkanten 38 den ge-Metallband 12, beispielsweise einem Aluminium- wünschten Abstand voneinander haben. Die Trennband, gewickelt ist, wobei dieses Metallband auf einer 55 werkzeuge 38 sind in F i g. 4 nur schematisch dar-Seite mit einer Isolierschicht 14, beispielsweise einer gestellt. Bei ihnen kann es sich um rotierende Messer, Aluminiumoxydoberflächenschicht, versehen ist. Die hochtourige Fräsen oder feststehende Messer oder Herstellung einer solchen Oxydoberflächenschicht er- auch um schleifband- oder schleifdrahtförmige Trennfolgt im allgemeinen durch elektrolytische Oxydation werkzeuge handeln. Selbstverständlich kann man eines Aluminiumbandes. Die Oxydoberflächenschicht ^6o auch andere Trennwerkzeuge bei der Durchführung weist eine vorzügliche, innige Bindung mit dem des Verfahrens gemäß der Erfindung anwenden, so-Aluminiumband auf, ist ein hervorragender Isolator, fern diese Trennwerkzeuge geeignet sind, die ersehr widerstandsfähig gegen mechanischen und strebte Abschrägung der Seitenkanten 16 der Einzelchemischen Angriff und leitet die in der Scheiben- bänder zu erzielen.

spule entstehende Wärme gut. ⁶5 Das breite Aluminiumband 30 wird von der der

Gemäß der Erfindung sind bei der Scheibenspule Oxydoberflächenschicht 34 abliegenden Seite her in

10 die Seitenkanten 16 des Metallbandes 12 derart die Einzelbänder 32, 32' und 32" zertrennt, wobei

ausgebildet, daß sie von der Isolierschicht 14 schräg nach der Durchtrennung des nicht oxydierten Alu-

miniums die darunterliegende dünnere Oxydoberflächenschicht auf Grund ihrer relativen Härte bei 42 von allein aufreißt, so daß durch die harte Oxydoberflächenschicht die Trennkante des Schneidwerkzeuges 36 nicht beansprucht wird. In der schematischen Darstellung in Fig. 4 werden die schrägen Seitenkanten 16 der Einzelbänder dadurch erzeugt, daß die Trennwerkzeuge 36 von ihrer Schneidkante 38 schräg nach außen verlaufende Seitenkanten 40 aufweisen.

Nach der Zertrennung des breiten Aluminiumbandes 30 in die Einzelbänder 32, 32', 32" usw. laufen diese Einzelbänder zu einer herkömmlichen, nicht dargestellten Wickelmaschine, um zu Scheibenspulen 10 gewickelt zu werden. Dann werden die erforderlichen Anschlüsse in bekannter Weise an den Scheibenspulen angebracht.

Man kann nun die nicht isolierten Seitenkanten 16 des Aluminium-Metallbandes 12 und gegebenenfalls auch den äußeren und inneren Umfang der Spule ao mit einer Beschichtung aus Isolierwerkstoff versehen, wie in den F i g. 1 und 2 bei 24 dargestellt ist. Hierzu kann beispielsweise auch ein elektrophoretisches Beschichtungsverfahren angewendet werden. Selbstverständlich kann man jedoch auch andere herkömmliehe Beschichtungsverfahren, wie z. B. ein Wirbelsinterverfahren, ein Vergußverfahren, ein Tauchverfahren, ein Anstrichverfahren usw., anwenden. Durch die Beschichtung wird nicht nur eine Isolierung der Seitenflächen 18 der Scheibenspule, sondern auch eine Verfestigung der gesamten Scheibenspule und eine Glättung der Seitenflächen 18 erreicht. Die in den Fig. 1, 2 und 3 deutlich erkennbare, sägezahnförmige Profilierung der Seitenflächen 18 der Bandspule begünstigt auch eine innige Verankerung der Beschichtung 24 in der Scheibenspule 10. Die Anwendung eines elektrophoretischen Beschichtungsverfahrens hat noch den Vorteil, daß eventuell vorhandene Fehlstellen in der Oxydoberflächenschicht zugleich durch elektrophoretische Beschichtung ausgebessert werden.
Durch das beschriebene Verfahren können Scheibenspulen hergestellt werden, die mit den bisherigen Verfahren aus verfahrenstechnischen Gründen nicht hergestellt werden konnten. Das Verfahren ist überaus wirtschaftlich und kann weitgehend automatisch durchgeführt werden. Die Scheibenspule gemäß der Erfindung kann auf Gebieten angewendet werden, die bisher den Drahtspulen vorbehalten waren.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Scheibenspule mit einer Wicklung aus einem wenigstens auf einer Breitseite mit einer Isolierschicht versehenen Metallband und mit einer Beschichtung aus isolierendem Material auf den Seitenflächen der Wicklung, an denen die Isolierschicht über die Kanten des Metallbandes vorsteht, dadurch gekennzeinet, daß diese Kanten (16) von der Isolierschicht (14) nach innen zur Bandmitte hin abgeschrägt sind.

2. Elektrische Scheibenspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das Metallband ein Aluminiumband ist und daß die Isolierschicht (14) durch eine Oberflächenschicht aus Aluminiumoxyd gebildet ist.

3. Verfahren zur Herstellung von Wicklungen für elektrische Scheibenspulen nach Anspruch 1, bei welchem ein breites, wenigstens auf einer Seite mit einer Isolierschicht versehenes Metallband mittels mehrerer nebeneinander angeordneter Trennwerkzeuge in einzelne Bänder mit den für die Wicklungen erforderlichen Breiten zertrennt wird und die so gebildeten Einzelbänder zu Scheibenwicklungen aufgewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der einzelnen Bänder durch keilförmig sich verbreiternde Trennwerkzeuge abgeschrägt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines einseitig mit einer Oxydschicht bedeckten Aluminiumbandes die Trennwerkzeuge auf der nicht von der Oxydschicht bedeckten Seite des Aluminiumbandes angreifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen