DE19749810B4 - Process for the production of coils - Google Patents
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Abstract
Herstellverfahren für Spulen, vorzugsweise für el.dyn. Wandler, aus einem, gegebenenfalls isolierten, Draht, der außen mit einer Backlackschicht (3) versehen ist, wobei während des Wickelns diese Backlackschicht durch Wärmezufuhr erweicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr während des Wickelns der Spule im wesentlichen punktgenau erfolgt und die Backlackschicht (3) an der Wickelstelle (9) verflüssigt.manufacturing for coils, preferably for el.dyn. Transducer, of one, possibly insulated, wire, the Outside is provided with a baked enamel layer (3), wherein during the Winding this baked enamel layer is softened by heat, characterized characterized in that heat while the winding of the coil is carried out with pinpoint accuracy and the Back lacquer layer (3) at the winding point (9) liquefied.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spulen aus gegebenenfalls isoliertem Backlackdraht beliebigen Querschnitts, bei denen eine hohe Packungsdichte wünschenswert ist. Vorzugsweise können nach diesem Verfahren Spulen für elektrodynamische (el.dyn.) Wandler für Mikrofone, Kopfhörer und Lautsprecher hergestellt werden.The The invention relates to a method for producing coils optionally insulated enamelled wire of any cross-section, where a high packing density is desirable. Preferably can according to this method coils for electrodynamic (el.dyn.) converter for Microphones, headphones and speakers are made.
El.dyn. Wandler bestehen aus einer Membran, an der eine Spule befestigt ist, die sich ihrerseits in einem quer zur axialen Bewegungsrichtung der Spule angeordneten Magnetfeld befindet.El.dyn. Transducers consist of a membrane to which a coil is attached is, in turn, in a direction transverse to the axial direction of movement the coil is arranged magnetic field.
Trifft
Schal
Fließt hingegen ein signalabhängiger Strom durch die Spule, so kommt es zu einer proportionalen Bewegung der Membran und damit zu einer entsprechenden Schallabstrahlung.Flows, however a signal dependent Current through the coil, so it comes to a proportional movement the membrane and thus to a corresponding sound radiation.
Die Spule ist aus einem zumeist isolierten Kupfer- oder Aluminiumdraht aufgebaut, der durch einen. Kleber zusammengehalten wird.The Coil is made of a mostly insulated copper or aluminum wire built by one. Glue is held together.
Dieser Kleber ist üblicherweise in Form einer sogenannten Backlackschicht auf dem Wickeldraht aufgebracht.This Glue is common applied in the form of a so-called baked enamel layer on the winding wire.
Den
schematischen Aufbau eines solchen bekannten Drahtes mit Hacklackschicht
und den Spulenaufbau zeigen die
Wie
aus
Diese Backlackschicht hat die Eigenschaft, daß sie durch Wärmezufuhr erweicht wird und sich beim Erkalten wieder verfestigt.These Backing lacquer has the property that it is supplied by heat is softened and solidifies on cooling again.
Je nach Verwendungszweck erreichen die Spulen sehr unterschiedliche Betriebstemperaturen. Während bei Wandlern für Mikrofone keine Temperaturerhöhung während des Betriebes auftritt, muß bei Kopfhörerwandlern mit einer Temperaturerhöhung von bis zu 50°C gerechnet werden. Bei Lautsprechern können die Spulen sogar Spitzentemperaturen von 200°C erreichen.ever according to purpose, the coils reach very different Operating temperatures. While for converters for Microphones no temperature increase while of the operation must occur with headphone transducers with a temperature increase of up to 50 ° C be counted. For speakers, the coils can even peak temperatures of Reach 200 ° C.
Um die Spulen bei solchen Spitzentemperaturen formstabil zu erhalten, muß die Erweichungstemperatur der verwendeten Backlackschicht immer höher als die zu erwartende Betriebstemperatur sein.Around to maintain the coils dimensionally stable at such peak temperatures, must the Softening temperature of the baked enamel layer used always higher than be the expected operating temperature.
Hei der Herstellung von Spulen für el.dyn.Wandler nimmt daher die Erwärmung der Backlackschicht auf die Erweichungstemperatur eine zentrale Bedeutung ein. Sie kann auf verschiedene Art durchgeführt werden.Hei the production of coils for el.dyn.Wandler therefore takes the warming the baked enamel layer on the softening temperature a central Meaning. It can be done in different ways.
Ein bekanntes Verfahren benützt z.B. heiße Luft, die während des Wickelns die Backlackschicht erwärmt. Wegen der geringen Wärmekapazität der Luft können jedoch nur Spulen kleiner Masse und Backlackschichten mit niedriger Erweichungstemperatur nach diesem Verfahren verarbeitet werden. Es eignet sich daher nur zur Herstellung von Spulen, die während des Betriebes keine oder nur eine geringe Temperaturerhöhung erfahren. Typischerweise wird dieses Verfahren für die Herstellung von Spulen für Mikrofonwandler verwendet.One uses known method e.g. hot air, the while of the winding heats the baked enamel layer. Because of the low heat capacity of the air can however, only low mass coils and low baked backbone layers Softening temperature can be processed by this method. It is therefore suitable only for the production of coils, which during the Operation experienced no or only a slight increase in temperature. Typically, this process is used for the production of coils for microphone converter used.
In
Aus
der
Dieses Verfahren hat besonders bei mehrlagigen Spulen den Nachteil, daß die Temperaturverteilung über den Spulenquerschnitt nicht gleichmäßig sein kann: die innerern Spulenteile werden unvermeidlich stärker erwärmt als die äußeren Spulenteile, da diese Wärme an die Umgebung abgeben können. Dadurch kann es leicht zur teilweisen Überhitzung des Klebers kommen, was zu einer vorzeitigen Alterung aber auch zum kompletten Zerfall der Spule führen kann.This Process has the disadvantage, especially in multilayer coils, that the temperature distribution over the Coil cross section should not be even can: the inner coil parts are inevitably heated more than the outer coil parts, there this heat can give to the environment. Thereby it can easily lead to partial overheating of the Adhesives come, leading to premature aging but also to the Complete disintegration of the coil lead can.
In
der
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein hoher apparativer Aufwand notwendig ist, da eine Sonotrode ins Innere des Wickeldorns eingebaut werden muß.This Method has the disadvantage that a high Apparative effort is necessary because a sonotrode inside of the winding mandrel must be installed.
Um
die Spule trotz hoher Betriebstemperatur formstabil zu erhalten,
werden auch mechanische Mittel verwendet. In der
In
der
Bei der Konstruktion eines el.dyn.Wandlers ist es aus Kostengründen erstrebenswert, möglichst kleine Magnete zu verwenden. Zur optimalen Ausnützung des Magnetfeldes ist es daher notwendig, die Windungen der Spule in einer möglichst hohen Packungsdichte anzuordnen.at the construction of an el.dyn.Wandlers, it is desirable for cost reasons, as small as possible To use magnets. For optimal utilization of the magnetic field is It is therefore necessary to keep the coils of the coil in one as possible to arrange high packing density.
Wird
ein Draht nach
Die
optimale Packungsdichte für
runde Drähte
ist in
Eine
andere Möglichkeit,
eine hohe Packungsdichte zu erzielen, besteht darin, einen Draht mit
rechteckigegem Querschnitt zu verwenden, wie dies beispielsweise
bereits in der
Werden die Drähte bereits mit einem rechteckigen Querschnitt gezogen, so müssen beim anschließenden Beschichten besondere Maßnahmen getroffen werden, damit Isolations- und Backlackschicht auch an den Kanten die notwendige Dicke aufweisen. Dadurch werden die Kosten für diese Drähte unverhältnismäßig hoch.Become the wires already drawn with a rectangular cross-section, so must at subsequent Coating special measures taken be, so that insulation and baked enamel layer also on the edges have the necessary thickness. This makes the cost of these wires disproportionately high.
Es
besteht auch die Möglichkeit,
isolierte Runddrähte
unmittelbar vor dem Wickeln so zu quetschen, daß sie einen annähernd rechteckigen
Querschnitt erhalten. Ein Ausschnitt aus einem Spulenquerschnitt
aus Drähten
dieser Bauart ist in
Das Verwickeln von rechteckigen oder annähernd rechteckigen Drähten ist aufwändig, da sie beim Wickeln stets lagerichtig zugeführt werden müssen.The Entangling rectangular or approximately rectangular wires is consuming, since they must always be supplied in the correct position during winding.
Auch
bei der Verwendung von Drähten
mit rechteckigem oder annähernd
rechteckigem Querschnitt kann die maximal mögliche Packungsdichte nicht
erreicht werden, da der Drahtquerschnitt von der Isolations- und
Backlackschicht umgeben ist. Für den
Fall gleich dicker Backlackschichten
Zur
Herstellung von Spulen für
el.dyn. Wandler ist die Verwendung von Drähten mit kreisrunden Querschnitt
daher erstrebenswert, da sie kostengünstig und leicht zu verwickeln
sind. Optimale Ergebnisse können
erzielt werden, wenn die einzelnen Windungen so angeordnet werden
können,
daß sich deren
Isolationsschichten
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Herstellverfahren für Spulen zu schaffen, das schnell arbeitet, eine hohe Packungsdichte ermöglicht und gegebenenfalls die Verarbeitung von Backlackdrähten mit hoher Erweichungstemperatur gestattet.task The invention therefore relates to a production method for coils to create that works fast, allows a high packing density and if necessary, the processing of baked enamel wires with a high softening temperature allowed.
Die Herstellung einer Spule für el.dyn. Wandler für Mi krofone, Kopfhörer und Lautsprecher erfolgt erfindungsgemäß durch Zufuhr von Wärme im wesentlichen punktgenau an der Wickelstelle, so daß die Backlackschicht verflüssigt wird und die Drähte durch die beim Wickeln notwendige Vorspannung so zu liegen kommen, daß sich eine optimale Pakkungsdichte ergibt. Der Kleber wird dabei in die Hohlräume der Spule gedrückt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es auch, blanke Drähte zu Spulen zu wickeln, wenn durch die punktgenaue Wärmeabgabe nur die äußerste Backlackschicht verflüssigt wird. Dies stellt einen fertigungstechnischen und kostenmäßigen Vorteil dar.The Production of a coil for el.dyn. Converter for Mi krofone, headphones and loudspeaker takes place according to the invention by supplying heat substantially precisely at the winding point, so that the baked enamel layer is liquefied and the wires through the necessary during winding bias come to lie so that a optimal packing density results. The glue is doing in the cavities of Coil pressed. The inventive method allows it too, bare wires to wind coils, if by the precise heat dissipation only the outermost baked enamel layer liquefied becomes. This represents a manufacturing and cost advantage represents.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Showing:
die
die
die
die
die
die
die
Das Wickeln einer Spule erfolgt üblicherweise auf einem rotierenden Wickeldorn, wobei der Wickelzug des zugeführten Drahtes durch einen Drahtabroller konstant gehalten wird. Ein einstellbarer Vorschub sorgt für die richtige Positionierung des Wickeldrahtes.The Winding a coil is usually done on a rotating mandrel, wherein the winding tension of the supplied wire is held constant by a wire dispenser. An adjustable Feed ensures the correct positioning of the winding wire.
Die
Erfindungsgemäß wird die
Backlackschicht während
des Wickelns an der Wickelstelle
Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Verwendung
einer Gasflamme zur punktgenauen und raschen Erhitzung des Wickeldrahtes
während
des Wickelns. Die
Durch
die Wahl eines geeigneten Düsendurchmessers
kann der Durchmesser der Erwärmungszone
verändert
werden. Die Gasflamme soll erfindungsgemäß immer so positioniert sein,
daß die Erwärmungszone,
in der der Kleber verflüssigt
wird, genau an der Wickelstelle
Die Gasflamme muß eine so hohe Temperatur besitzen, daß in der kurzen Zeit, während der sich der Draht durch die Erwärmungszone bewegt, so viel Wärmemenge auf den Kleber übertragen wird, daß eine im wesentlichene Verflüssigung des Klebers erfolgt. Unmittelbar nach dem Verlassen der Erwärmungszone wird sich der Kleber verfestigen und so die Wickeldrähte in ihrer Lage fixieren.The Gas flame must have a have such high temperature that in the short time while the wire goes through the heating zone moved, so much heat transferred to the glue will that one essentially liquefaction of the adhesive takes place. Immediately after leaving the heating zone the glue will solidify and so the winding wires in their Fix the situation.
Die Verklebung der Spulendrähte erfolgt somit unmittelbar während des Wickelns, sodaß eine rasche und kostengünstige Herstellung einer Spule möglich ist.The Bonding of the coil wires takes place immediately during of wrapping, so a quick and cost-effective Production of a coil possible is.
In der Praxis hat die Verwendung einer Knallgasflamme, wie sie aus der Löttechnik bekannt ist, gute Erfolge gebracht. Diese Flamme entwickelt eine Temperatur von etwa 3000 °C und kann durch die Verwendung von Düsen bis hinunter zu 0,2 mm Durchmesser den Größenverhältnissen einer Spulenwickeleinrichtung leicht angepaßt werden.In In practice, the use of a oxyhydrogen flame, as they are made the soldering technique known, brought good results. This flame develops a temperature from about 3000 ° C and can through the use of nozzles down to 0.2 mm in diameter the proportions a coil winding device are easily adapted.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer Gasflamme beschränkt. Jede annähernd punktgenaue Zufuhr von Wärme, die so groß ist, daß die Klebeschicht kurzfristig verflüssigt werden kann, ist zur Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet. So ist es beispielsweise durch die Verwendung eines fokussierten Laserstrahls ebenfalls möglich, die nötige Wärmemenge zu übertragen.The Invention is not limited to the use of a gas flame. each almost exactly Supply of heat, that is so big that the Adhesive layer liquefied at short notice can be is to carry out of the present invention. This is the case, for example the use of a focused laser beam also possible, the necessary heat transferred to.
Besonders geeignet zu diesem Zweck erscheinen Hochleistungsdiodenlaser zu sein, da sie wegen ihrer kompakten Bauweise und ihrer leichten Ansteuerbarkeit besonders gut für den Anbau an vorhandene Wickelmaschinen geeignet sind.Especially High-power diode lasers appear suitable for this purpose because of their compact design and their easy controllability especially good for the cultivation of existing winding machines are suitable.
Auch die Anwendung eines Plasmaverfahrens oder einer Elektronenstrahleinrichtung erscheint möglich, sofern sie so ausgelegt werden, daß hohe Temperaturen an der Wickelstelle erzeugt werden können.Also the use of a plasma process or an electron beam device appears possible if they are designed so that high temperatures at the Winding point can be generated.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist grundsätzlich auch bei der Verwendung von Klebern anwendbar, die durch eine chemische Reaktion bei Wärmezufuhr aushärten, wie dies z.B. bei den sogenannten Zweikomponentenklebern der Fall ist. Dazu ist es allerdings notwendig, daß die Reaktionszeit der Kleber so kurz ist, daß die Aushärtung während der kurzen Zeit erfolgt, in der die Kleber die Erwärmungszone durchqueren.The Production method according to the invention is basically also applicable to the use of adhesives by a chemical Reaction with heat Harden, as e.g. in the case of the so-called two-component adhesives. For this it is necessary, however, that the reaction time of the adhesive so short is that the Curing during the short time in which the adhesives pass through the heating zone.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für Spulen eines el.dyn. Wandlers eignet sich für Drähte beliebigen Querschnitts. Vorzugsweise werden, wie bereits ausgeführt, Drähte mit rundem Querschnitt verwendet. In diesem Fall werden die Wicklungen so zu liegen kommen, daß die Isolationschichten benachbarter Windungen einander entlang einer Linie berühren. Der Kleber wird von den Berührungsstellen zu den Hohlräumen zwischen den Spulendrähten verdrängt. Dadurch wird eine optimale Packungsdichte, eine feste Klebung und eine kurze Herstellzeit erreicht.The Production method according to the invention for coils an el.dyn. Converter is suitable for wires of any cross section. Preferably, as already stated, wires with a round cross-section used. In this case, the windings will come to rest that the Isolation layers of adjacent turns along each other Touch line. The glue gets from the touch points to the cavities between the coil wires repressed. This is an optimal packing density, a solid bond and achieved a short production time.
Es
können
aber auch Drähte
beliebigen Querschnitts nach dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren verarbeitet
werden. Beispielhaft zeigt
Alle Spulen, die nach dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren erzeugt werden, weisen eine höhere Packungsdichte auf als solche, die nach einem bisher bekannten Herstellverfahren erzeugt werden.All Coils produced by the production process according to the invention be, have a higher Packing density as such, according to a previously known manufacturing method be generated.
Darüber hinaus wird durch das Verkleben während des Wickels die Zykluszeit bei der Herstellung von Spulen drastisch verringert, so daß das erfindungsgemäße Herstellverfahren äußerst effizient und kostengünstig ist.Furthermore is by gluing during Of the coil, the cycle time in the production of coils drastically reduced so that the inventive manufacturing process extremely efficient and economical is.
Das wirkt sich besonders bei der Herstellung von Spulen mit hohem Kupfervolumen aus, da diese Spulen gemäß dem Stand der Technik nach dem Wickeln durch elektrischen Strom oder durch Ausheizen in einem Wärmeschrank ausgehärtet werden mußten.The especially affects the production of high volume copper coils from, because these coils according to the state the technique after winding by electric current or by Bake in a warming cabinet hardened had to be.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens liegt darin, daß kommerziell erhältliche Wickelmaschinen leicht für das neue Verfahren adaptiert werden können. Die Düse für eine Gasflamme ist leicht und nur durch einen dünnen Schlauch mit dem Gasgenerator verbunden. Die Befestigung dieser Düse auf einem Vorschubmechanismus sollte im allgemeinen keine Schwierigkeiten bereiten, da nur von außen Eingriffe an der Maschine vorgenommen werden müssen.One Another advantage of the production process according to the invention is in that commercial available Winding machines easy for the new method can be adapted. The nozzle for a gas flame is light and only through a thin tube connected to the gas generator. The attachment of this nozzle on one Feed mechanism should not be a problem in general prepare, because only from the outside Interventions on the machine must be made.
Das Wegschwenken der Düse in eine für die Bedienungsperson sichere Position kann über das Ablaufprogramm gesteuert werden und elektrisch oder pneumatisch durchgeführt werden.The Swinging away the nozzle in one for the operator safe position can be controlled via the sequence program be carried out electrically or pneumatically.
Das gleiche gilt sinngemäß auch für die Verwendung eines Diodenlasers. Auch in diesem Fall muß nur die Optik und der Laser selbst beweglich an der Maschine befestigt werden, während die Stromversorgung und Steuerung abgesetzt untergebracht werden können.The The same applies mutatis mutandis to the use a diode laser. Also in this case, only the optics and the laser must even be movably attached to the machine while the Power supply and control can be housed remote.
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