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Die Erfindung betrifft einen selbstbindenden, oberflächenisolierten
Folienleiter.
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Es ist bekannt (vgl. zum Beispiel EI Conference Paper IEEE 32 C 79-92
[1967]), daß oberflächenisolierte Folienleiter aus einem Metall, wie Aluminium oder
Kupfer, mit einer elektrischen Oberflächenisolierung aus einem synthetischen Harz
oder Metalloxid zur Herstellung von Spulen, wie z. B. für Transformatoren, Vorteile
gegenüber einem Drahtleiter im Hinblick auf die Verbesserung des prozentualen Volumanteils
des Leiters in der Spule, die Verringerung der Spulengröße, Verbesserung der Wärmestrahlung
der Spule und Vereinfachung der Arbeitsweise der Spule aufweisen.
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Bei den bekannten Spulen aus Folienleitern bestand jedoch die Gefahr
einer relativen Verschiebung der Spulenwindungen. Verwendet man nämlich eine Spule
aus einem oberflächenisolierten Folienleiter ohne irgendwelche Vorbehandlung, so
tritt eine relative Verschiebung zwischen den einzelnen Windungen der Spule auf
Grund der in dem Leiter entwickelten Wärme, dem durch den Leiter fließenden Strom
und/oder duch äußere Einwirkung auf, wodurch die Spule deformiert wird. Um eine
derartige Verschiebung der Spulenwindungen zu verhindern, wurde die Spule bisher
beispielsweise mit einem Lack überzogen. Dieses Verfahren ist jedoch sehr umständlich,
da hierfür eine Reihe von Verfahrensschritten, wie vorheriges Trocknen, Imprägnieren,
Trocknen und Härten, erforderlich sind. Bei einem anderen Verfahren zur Herstellung
einer Spule aus einem Drahtleiter, wie es z. B. in der japanischen Patentschrift
4922/60 beschrieben ist, wurde ein selbstbindender Harzüberzug aus einem halbgehärteten
Harz zuerst auf die Oberfläche des isolierten Leiters aufgebracht und die hieraus
hergestellte Spule nach dem Wickeln erhitzt, wobei das halbgehärtete Harz voll aushärtete
und gleichzeitig die Windungen der Spule aneinandergebunden waren. Dieses Verfahren
kann zwar bei Folienleitern angewandt werden, wird aber praktisch nicht ausgeführt,
da die Wirkung des halbgehärteten Harzes nur kurz ist.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Folienleiters, der
nach dem Wickeln zu einer Spule gemäß dem oben beschriebenen Verfahren durch Selbstbindung
der Spulenwicklungen fixiert werden kann und der durch lange Lagerbeständigkeit
gekennzeichnet ist; Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der
einen Seite des isolierten Folienleiters ein wärmeschmelzbarer Harzüberzug und auf
der anderen Seite ein Überzug, der einen mit dem geschmolzenen Harz reagierenden
Härter enthält, aufgebracht sind und wenigstens eine Oberfläche des Folienleiters
mit einem Isoliermaterial überzogen ist.
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Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Beschreibung und der
Zeichnung weiter erläutert. Es bedeuten F i g. 1 und 2 Querschnitte durch verschiedene
Formen von erfindungsgemäßen selbstbindenden, oberflächenisolierten Folienleitern.
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In F i g. 1 bedeutet 1 einen Folienleiter, 2 eine elektrische Isolierschicht
auf der Oberfläche des Folienleiters, 3 einen in der Wärme schmelzenden Harzüberzug
auf der einen Seite der Isolierschicht 2 und 4 einen Überzug auf der anderen Seite
der Isolierschicht 2, welcher einen Härter enthält, der mit dem Harzüberzug 3 reagiert,
wenn dieser geschmolzen
wird und hierbei mit dem geschmolzenen Harzüberzug reagiert.
Der Harzüberzug 3 und der den Härter enthaltende Überzug 4 sind fest und reagieren
bei normaler Temperatur nicht miteinander. Erhitzt man sie jedoch auf eine Temperatur
über dem Schmelzpunkt des Harzüberzugs 3 und bringt sie miteinander in Berührung,
so tritt eine Reaktion zwischen diesen beiden Stoffen ein, wobei das Harz durch
Polymerisation und Vernetzung gehärtet wird.
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Falls also der in den Zeichnungen dargestellte Leiter bei Zimmertemperatur
gewickelt und die erhaltene Spule auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, so
werden die Windungen der Spule aneinandergebunden.
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Als Stoffe für den wärmeschmelzbaren Harzüberzug werden vorzugsweise
nichtvernetzte, feste, wärmehärtbare Harze, wie Epoxyharze oder Phenolharze, gegebenenfalls
im Gemisch mit einem Weichmacher und einem Füllstoff, verwendet. Diese Harze werden
auf die eine Oberfläche des Folienleiters als Lösung oder in geschmolzenem Zustand
oder als dispergiertes Pulver in einem Bindemittel aufgebracht.
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In diesem Fall kann der Harzüberzug und manchmal der den Härter enthaltende
Überzug auch aus elektrisch isolierenden Stoffen bestehen, und beide Überzüge wirken
dann bereits als elektrische Isolierschicht.
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Ein getrennt aufzubringender elektrisch isolierender Überzug erscheint
aber auch in diesem Fall nicht überflüssig. Da nämlich der Hauptanteil der-'Oberzüge
nach dem Wickeln des Folienleiters zu einer Spule geschmolzen wird, um eine Reaktion
des Harzüberzugs mit dem den Härter enthaltenden Überzug zu erzielen, besteht die
Gefahr eines Kurzschlusses zwischen benachbarten Windungen, falls diese sich aus
irgendeinem Grund verlagern. Um einen derartigen Kurzschluß zu vermeiden, muß wenigstens
einseitig auf der Oberfläche des Folienleiters eine elektrisch isolierende Schicht
aufgebracht werden, deren Schmelzpunkt höher als derjenige des Harzüberzugs ist.
Die elektrisch isolierende-Schicht braucht nicht unbedingt kontinuierlich zu sein,
sondern kann auch diskontinuierlich und lokal begrenzt sein, wie dies im Beispiel
2 näher erläutert ist.
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Der den Härter enthaltende Überzug auf der anderen Seite der Leiteroberfläche
kann hergestellt werden, indem man einen mit dem obigen Harzüberzug reaktionsfähigen
Härter entweder als solchen oder im Gemisch mit einem Bindemittel, falls er in festem
Zustand vorliegt, aufbringt oder indem man den Härter in feinen Kapseln von festem
Bindemittel aufbringt, wenn er in flüssigem Zustand vorliegt. Die Isolierschicht
2 muß auf einer Seite des Folienleiters gebildet werden, der Schmelzpunkt muß jedoch
wesentlich höher als derjenige des Harzüberzugs 3 sein.
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Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 wird der erfindungsgemäße
selbstbindende Überzug auf die Oberfläche einer elektrischen Isolierschicht aufgebracht,
welche vorher auf der Oberfläche eines Folienleiters gebildet wurde. Wahlweise kann
das selbstbindende Material als solches als Teil des oberflächenisolierenden Überzugs
des Folienleiters angewendet werden; ein Beispiel hierfür ist in F i g. 2 wiedergegeben.
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In F i g. 2 bedeutet 5 einen Folienleiter, 6 Teilchen eines elektrisch
isolierenden, nicht kontinuierlich auf der Oberfläche des Folienleiters aufgebrachten
Materials, 7 ein wärmeschmelzbares Harz, welches sich
zwischen den
Teilchen 6 des elektrisch isolierenden Materials auf der einen Oberfläche des Folienleiters
befindet. und 8 ein auf die anderc Oberfläche des Folienleiters aufgebrachtes Material.
welches einen mit dem Harzmaterial 7 reagierenden und dieses im geschmolzenen Zustand
härtenden Stoff enthält.
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Erhitzt man eine aus dem Folienleiter der obigen Struktur hergestellte
Spule über den Schmelzpunkt des Harzmaterials 7, so wird letzteres durch Umsetzung
mit dem Härter in dem Material 8 polymerisiert und gehärtet, wobei die Spulenwindungen
fest aneinandergebunden werden. Als elektrisch isolierende Teilchen 6 kann ein beliebiges
Material verwendet werden, das eine wesentlich höhere Schmelztemperatur als das
Harzmaterial 7 aufweist und einen Abstand zwischen benachbarten Spulenwindungen
sicherzustellen vermag. Diese Teilchen brauchen nur wenigstens auf einer Seite des
Folienleiters nicht kontinuierlich auf der Oberfläche mit einem entsprechenden Abstand
zwischen benachbarten Teilchen aufgebracht zu werden. Der Sicherheit halber sollen
die Teilchen an den Kanten des Folienleiters mit einer größeren Dichte als auf den
anderen Flächen aufgebracht werden.
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Bei einer Spule aus einem erfindungsgemäßen Folienleiter befindet
sich das Harzmaterial an der Außenfläche und das Material mit dem Härter an der
Innenfläche der Spule. Falls diese Ausgangsmaterialien nicht offen an der Oberfläche
der Spule liegen sollen. werden eine Schicht desselben Harzmaterials und eine Schicht
desselben Materials mit dem Härter auf die Oberfläche eines Spulenkörpers, der mit
dem Folienleiter in Berührung gebracht wird, sowie auf die Oberfläche eines Leiters
aufgebracht, welcher mit dem isolierenden Überzug auf der Außenfläche der Spule
in Berührung steht.
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Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Beispiele weiter erläutert.
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Beispiel 1 Eine 300!obige Lösung eines Epoxyharzes, »Epikote 1007«,
in Oxytolacetat wurde auf die eine Seite einer 100 Lt starken Aluminiumfolie, die
vorher mit einem 8 lot starken anodischen Überzug versehen worden war, aufgebracht
und getrocknet, wobei ein Harzüberzug mit einer Stärke von etwa 3 Lt erhalten wurde.
Dann wurde eine 150/oige Lösung eines butylierten Phenolharzes auf die andere Seite
der Aluminiumfolie aufgebracht und getrocknet, wobei ein Härter enthaltender Überzug
mit einer Stärke von etwa 1,5 lot erhalten wurde.
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Die so erhaltene Aluminiumfolie wurde um einen aus Phenolharz bestehenden
Spulenkörper mit einem Durchmesser von 50 mm gewickelt und so eine Spule aus dieser
Aluminiumfolie hergestellt. Dann wurde die Spule 1 Stunde auf 1500 C erhitzt, wobei
die Spulenwindungen vollständig miteinander verbunden wurden. Der auf den Spulenkörper
ge-
wickelte Folienleiter wurdc l5() Tage bei Umgebungstemperatur stehengelassen,
wobei sich ergab. daß die selbstbindenden Eigenschaften des Leiters praktisch keiner
Veränderung unterworfen waren.
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Beispiel 7 Ein stark thixotropes Epoxydharz wurde nichtkontinuierlich
auf die gesamte Oberfläche eines Leiters aus einer Aluminiumfolie mit einer Stärke
von 50 lot und 100 mm Länge nach dem Tiefdruckverfahren aufgebracht. Das Harz lag
auf der Oberfläche des Folienleiters in Form von Teilchen mit einem Durchmesser
von etwa 40 lot vor. wobei das Verhältnis der Gesamtfläche der Harzteilchen zur
Gesamtfläche des Folienleiters etwa 50°!o betrug.
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Die Tiefe der Tiefdrucktafeln wurde so gewählt, daß die Höhe der Harzteilchen
auf der einen Seite der Oberfläche (OberflächeA) etwa 40 lot und die Höhe der Harzteilchen
auf der anderen Seite der Oberfläche (Oberfläche B) 10 Lt betrug. Dann wurde eine
300!oige Lösung von Epikote 1007 in Oxytolacetat auf die Oberfläche A nach dem Walzüberzugsverfahren
aufgebracht und getrocknet. Analog wurde eine 100/oige Lösung von 4,4'-Diaminodiphenylmethan
(DDM) in Athanol auf die Oberfläche B nach dem Walzüberzugsverfahren aufgebracht
und getrocknet.
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Der so behandelte Folienleiter wurde auf gleiche Weise wie im Beispiel
1 zu einer Spule gewickelt und diese 1 Stunde bei 1000 C und dann 2 Stunden bei
2000 C gehärtet, wobei die Spulenwicklungen vollständig aneinandergebunden wurden.
Eine Isolationsprüfung der Spule ergab, daß die dielektrische Festigkeit zwischen
benachbarten Spulenwindungen 30 V oder mehr betrug.
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Erfindungsgemäß können also benachbarte Spulenwicklungen eines Folienleiters
durch Erhitzen der Spule schmelzverbunden und so eine relative Verschiebung der
Spulenwicklungen verhindert werden.
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Da das Harz und der Härter ferner vollkommen voneinander getrennt
sind, kann der erfindungsgemäße Folienleiter lange Zeit gelagert werden. Die Erfindung
ist somit von großer technischer Bedeutung.