DE202018105660U1

DE202018105660U1 - Elektroisoliertes elektrisches Leitungsband, insbesondere für Elektromotoren und Transformatoren

Info

Publication number: DE202018105660U1
Application number: DE202018105660.3U
Authority: DE
Original assignee: Alcotec Aluminium Coil Tech GmbH; Alcotec Aluminium Coil Technology GmbH; Alanod GmbH and Co KG
Current assignee: Alanod GmbH and Co KG
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2020-01-07
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: WO2020070123A1; CN112753081A; US20210391096A1; EP3861563A1

Abstract

Elektroisoliertes elektrisches Leitungsband (1), insbesondere für Elektromotoren und Transformatoren, mit einem bandförmigen elektrischen Leiter (2), der eine obere Deckfläche (2a) und eine untere Deckfläche (2b), zwei Seitenkantenflächen (2c) und endseitig jeweils eine Stirnkantenfläche aufweist, und mit einer elektrischen Isolierung (3), die auf mindestens einer Deckfläche des Bandes (2a, 2b) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung eine Lackschicht (3a) umfasst sowie ein Klebeband (3b), das auf die untere Deckfläche (2b) und/oder die obere Deckfläche (2a) des bandförmigen elektrischen Leiters (2) geklebt ist, und zwar mindestens jeweils in einem Bereich (4), der an eine Seitenkantenfläche (2c) angrenzt, wobei die Lackschicht (3a) unter dem Klebeband (3b) und zumindest unmittelbar auf der unteren Deckfläche (2b) und/oder auf der oberen Deckfläche (2a) liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektroisoliertes elektrisches Leitungsband, insbesondere für Elektromotoren und Transformatoren, mit einem bandförmigen elektrischen Leiter, der eine obere Deckfläche und eine untere Deckfläche, zwei Seitenkantenflächen und endseitig jeweils eine Stirnkantenfläche aufweist, und mit einer elektrischen Isolierung, die auf mindestens einer Deckfläche des Bandes angeordnet ist.
Derartige elektrische Leitungsbänder werden zur Herstellung von Wicklungen von elektrischen Spulen, also von Wicklungen für Dynamos, Elektromotoren, Transformatoren, Relais, Schaltschützen, Drosselspulen, Zündspulen, Stromzähler und steuerbare Ablenkmagneten eingesetzt. Üblich sind dabei insbesondere gegossene oder gewalzte Bänder und Bleche. Da unter dem Einfluss veränderlicher Magnetfelder in einem Spulenkern aus Vollmaterial Wirbelströme entstehen, wodurch die Spule heiß werden kann, werden die Wicklungen bevorzugt als gewickelte Bänder ausgeführt, um schlecht wärmeleitende Lufteinschlüsse zu vermeiden.
Um eine Isolation zwischen zwei übereinander liegenden Leiterband-Lagen zu erreichen, werden heute in Metallbandspulen beispielsweise Kunststofflagen als Isolierung eingewickelt. Dazu werden oft Polyimid-Folien verwendet, die beispielsweise von der Fa. DuPont unter dem Namen Nomex® vertrieben werden.
Um den Aufwand bei der Herstellung einer Metallbandspule zu verringern, bestünde eine Alternative zur Legung von Folien zwischen die Bänder darin, das Band einseitig oder beidseitig mit einem Elektroisolierlack zu lackieren, wie dies bekanntermaßen mit Leitern realisiert wird, die einen runden Querschnitt aufweisen. Hierzu sind Drahtlacke bekannt, bei denen es sich um Isolierlacke auf Kunstharzbasis handelt, die als möglichst dünne homogene elektrisch isolierende Filme auf Kupfer- oder Aluminiumdrähte aufgebracht werden können. Dabei unterscheidet man verschiedene Gruppen von Drahtlacken, wie THEIC-modifizierte Polyesterimide, Polyamide und Epoxide, lötbare Drahtlacke aus Polyurethan und Kleblacke, wie z. B. aus PVB (Polyvinylbutyral) und Polyamid.
Bei der Lackierung eines elektrischen Leiterbandes mit rechteckigem Querschnitt, das geometrisch als quaderförmig beschrieben werden kann und damit eine obere und untere Deckfläche, zwei Seitenkantenflächen und endseitig jeweils eine Stirnkantenfläche aufweist, bleiben aber insbesondere die beiden Seitenkantenflächen dann regelmäßig unzureichend oder gar nicht lackiert. Dies liegt daran, dass sich vor der eigentlichen - z. B. durch ein sogenanntes Einbrennen erfolgenden - Polymerisation des Drahtlacks aufgrund der Oberflächenspannungen ein Meniskus bildet, wodurch sich dann während der Lackaushärtung an der jeweiligen Ober- und Unterkante der Seitenkantenflächen, wo diese jeweils an die Deckflächen grenzen, die Lackschicht auf ein Minimum verjüngt oder gar Defekte bildet. Hier ist die elektrische Isolationswirkung in der Folge dann unzureichend. Es kann zu Stromüberschlägen zwischen den Lagen und/oder zumindest zur Ausbildung von Kriechströmen kommen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektroisoliertes elektrisches Leitungsband der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das mit verringertem Aufwand, insbesondere unter Einsatz eines Lacks für die Isolierung, herstellbar ist, jedoch eine hohe elektrische Isolationswirkung aufweist.
Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Isolierung eine Lackschicht umfasst sowie ein Folienklebeband, das auf die untere Deckfläche und/oder auf die obere Deckfläche des bandförmigen elektrischen Leiters geklebt ist, und zwar mindestens jeweils in einem Bereich, der an eine Seitenkantenfläche angrenzt, wobei die Lackschicht unter dem Klebeband und zumindest unmittelbar auf der unteren Deckfläche und/oder auf der oberen Deckfläche liegt.
Die Bandkante wird demnach nach der Lackierung mit einem temperaturstabilen Klebeband (z. B. aus Polyimid) kaschiert. So kann - im Vergleich mit dem Stand der Technik - eine große Fläche der teuren Kunststofflage durch Lack ersetzt werden, ohne dass die Elektroisolationswirkung an der Bandkante beeinträchtigt wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung enthalten.
Anhand eines durch die beiliegende Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigt 1 in schematisierter Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Leitungsband. Die 2 bis 6 zeigen Varianten des erfindungsgemäßen Leitungsbandes. In den 2 bis 6 sind gleiche Teile des Leitungsbandes mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet wie in 1.
Zu der anschließenden Beschreibung wird ausdrücklich betont, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei auch nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist. Vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal der Ausführungsbeispiele auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit anderen Teilmerkmalen eine erfinderische Bedeutung haben.
Das in 1 dargestellte erfindungsgemäße Leitungsband 1 umfasst einen bandförmigen elektrischen Leiter 2, der eine obere Deckfläche 2a und eine untere Deckfläche 2b, zwei Seitenkantenflächen 2c - eine davon ist jeweils rechts in den Figuren gezeigt - und endseitig (in der Blickebene) jeweils eine nicht dargestellte Stirnkantenfläche aufweist.
Der bandförmige elektrische Leiter 2 kann insbesondere aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung bestehen und bevorzugt eine Dicke D im Bereich von 0,1 mm bis 1,5 mm aufweisen.
Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Leitungsband 1 eine elektrische Isolierung 3, die auf mindestens einer Seite des Bandes 1 - in der dargestellten Ausführung gemäß 1 auf sowohl die untere Deckfläche 2b als auch auf die obere Deckfläche 2a - aufgebracht ist.
Die Isolierung umfasst eine Lackschicht 3a sowie ein Klebeband 3b, insbesondere ein Folienklebeband, welches aus Kunststoff besteht und das (unter Zwischenlage der Lackschicht 3a) auf die untere Deckfläche 2b und auf die obere Deckfläche 2a des bandförmigen elektrischen Leiters 2 geklebt ist, und zwar mindestens jeweils in einem Bereich 4, der unmittelbar an eine Seitenkantenfläche 2c angrenzt.
Der Bereich 4, der unmittelbar an die Seitenkantenfläche 2c des bandförmigen elektrischen Leiters 2 angrenzt, kann eine Breite B im Bereich von 0,5 cm bis 4,5 cm, vorzugsweise im Bereich von 1,0 cm bis 2,5 cm, aufweisen.
Dabei liegt die Lackschicht 3a an der Oberseite unter bzw. an der Unterseite über dem Klebeband 3b und zumindest unmittelbar auf der oberen Deckfläche 2a und/oder auf der unteren Deckfläche 2b. In den in 1, 3, 4 und 6 dargestellten Ausführungen liegt die Lackschicht 3a auf beiden Deckflächen 2a, 2b. In den in 2 und 5 dargestellten Fällen liegt die Lackschicht 3a nur auf der oberen Deckfläche 2a.
Der Lack der Lackschicht 3a, welcher durch Eintauchen, wie durch eine Elektrotauchlackierung, durch Aufpinseln, Aufwalzen, Schleudern, Spritzen, insbesondere in einem Banddurchlaufverfahren, aufgebracht werden kann und dann ausgehärtet wird, bewirkt, dass zumindest die untere Deckfläche 2b und/oder die obere Deckfläche 2a hinreichend elektrisch isoliert sind.
Die Lackschicht 3a kann dabei aus einem Lack auf der Basis organischer Polymere, wie aus einem Acryl-, Epoxy-, Polyester-, Polyamid- oder Fluorpolymerlack, oder auf der Basis von Sol-Gel-Zusammensetzungen gebildet sein, insbesondere aus einem Drahtlack, wie einem THEIC-modifizierten Polyesterimid. Sie kann bevorzugt eine Dicke DL im Bereich von 2 µm bis 20 µm aufweisen.
Wie in 3 dargestellt, kann im Bereich des Klebebandes 3b diese Dicke DL auch kleiner sein, insbesondere, damit eine ebene Oberfläche der Isolierung 3 entsteht. Hierzu weist der elektrische Leiter 2 im Bereich 4 vor seiner Seitenkantenfläche 2c eine - im Vergleich zur Banddicke D im übrigen Bandbereich - reduzierte Banddicke D1 auf.
Das Klebeband 3b kann bevorzugt eine Dicke DK im Bereich von 3 µm bis 20 µm aufweisen, wobei diese Dicke DK vorzugsweise mindestens halb so groß sein sollte wie die Dicke DL der Lackschicht 3a in dem Bereich, wo sich kein Klebeband 3b befindet.
Gemäß den Ausführungsformen in 1 bis 3 ist das Klebeband 3b C-förmig, ausgehend von den Deckflächen 2a, 2b um eine nicht lackierte Seitenkantenfläche 2c geklebt, während gemäß den Ausführungsformen in 4 bis 6 das Klebeband 3b einen Überstand 5 gegenüber der Seitenkantenfläche 2c des bandförmigen elektrischen Leiters 1 aufweist, wodurch Kriechströme unterbunden werden können. Der Überstand 5 kann bevorzugt eine Länge L im Bereich 0 cm < L ≤ 5 cm aufweisen.
Das Klebeband 3b kann einseitig (4, 5) oder beidseitig (6) appliziert werden, wobei im Bereich des Überstandes 5 auch eine Verklebung 6 erfolgen kann.
Auch kann der Fachmann weitere technische Merkmale ergänzen, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
So zeigen z. B. die Ausführungsbeispiele in 4 und 6, dass auch die Seitenkantenflächen 2c des bandförmigen elektrischen Leiters 2 lackiert sein können.
Das erfindungsgemäße Leitungsband 1 kann in spiralförmig auf sich selbst gewickelter Form zur Auslieferung kommen. Um dabei zu verhindern, dass sich aufgrund des Vorhandenseins des Klebebandes 3b beidseitig eine unerwünschte Randwelligkeit ausbildet, kann eine - gegebenenfalls mit einer Klebeschicht versehene - bandförmige Wickelhilfe 7, insbesondere in Form einer Kunststofffolie, vorgesehen sein, wie sie in 1 und 5 einseitig sowie in 6 beidseitig des Leiters 2 dargestellt ist. Diese mit Vorteil als Abstandshalter fungierende Wickelhilfe 7 wird mindestens auf einer der Deckflächen 2a, 2b zwischen den Klebebandbereichen 4 platziert. Die Wickelhilfe 7 kann dabei mit Vorteil aus einem Material, wie Polyethylen (PE) oder Polyethylenterephthalat (PET), bestehen, an das - insbesondere hinsichtlich seines Isolationsvermögens - geringere technische Anforderungen gestellt werden als an die Folie des Klebebandes 3b und das daher kostengünstiger ist als die Klebebandfolie. Die Dicke DW der Wickelhilfe 7 sollte insbesondere - je nach Anwendungsform - mindestens so groß sein wie die Klebebanddicke DK (insbesondere für die Ausführungsformen gemäß 4 und 5) oder bevorzugt mindestens so groß wie die doppelte Klebebanddicke DK (insbesondere für die Ausführungsformen gemäß 1, 2 und 6). Die Dicke DW der Wickelhilfe 7 kann insbesondere im Bereich von 30 µm bis 50 µm liegen
Ferner ist die Erfindung nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.
Bezugszeichenliste

1: Leitungsband
2: bandförmiger Leiter
2a: obere Deckfläche von 2
2b: untere Deckfläche von 2
2c: Seitenkantenfläche von 2
3: elektrische Isolierung von 1
3a: Lackschicht von 3
3b: Klebeband von 3
4: Bereich von 2 auf 2a/2b neben 2c
5: Überstand von 3b gegenüber 2c
6: Verklebung von 5
7: Wickelhilfe
B: Breite von 4
D: Dicke von 2
D1: reduzierte Dicke von 2
DK: Dicke von 3b
DL: Dicke von 3a
DW: Dicke von 7
L: Länge von 5

Claims

Elektroisoliertes elektrisches Leitungsband (1), insbesondere für Elektromotoren und Transformatoren, mit einem bandförmigen elektrischen Leiter (2), der eine obere Deckfläche (2a) und eine untere Deckfläche (2b), zwei Seitenkantenflächen (2c) und endseitig jeweils eine Stirnkantenfläche aufweist, und mit einer elektrischen Isolierung (3), die auf mindestens einer Deckfläche des Bandes (2a, 2b) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung eine Lackschicht (3a) umfasst sowie ein Klebeband (3b), das auf die untere Deckfläche (2b) und/oder die obere Deckfläche (2a) des bandförmigen elektrischen Leiters (2) geklebt ist, und zwar mindestens jeweils in einem Bereich (4), der an eine Seitenkantenfläche (2c) angrenzt, wobei die Lackschicht (3a) unter dem Klebeband (3b) und zumindest unmittelbar auf der unteren Deckfläche (2b) und/oder auf der oberen Deckfläche (2a) liegt.
Leitungsband (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (3b) jeweils C-förmig, ausgehend von den Deckflächen (2a, 2b) um eine Seitenkantenfläche (2c) geklebt ist.
Leitungsband (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (3b) einen Überstand (5) gegenüber der Seitenkantenfläche (2c) des bandförmigen elektrischen Leiters (2) aufweist, der bevorzugt eine Länge (L) im Bereich 0 cm < L ≤ 5 cm aufweist.
Leitungsband (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bandförmige elektrische Leiter (2) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung besteht und bevorzugt eine Dicke (D) im Bereich von 0,1 mm bis 1,5 mm aufweist.
Leitungsband (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Lackschicht (3a) zwischen den Bereichen (4) mit dem Klebeband (3b) eine bevorzugt aus einer Kunststofffolie, wie Polyethylen (PE) oder Polyethylenterephthalat (PET), bestehende bandförmige Wickelhilfe (7) angeordnet ist.
Leitungsband (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmige Wickelhilfe (7) eine Dicke (DW) aufweist, die insbesondere mindestens so groß ist wie die Klebebanddicke (DK), wenn das Klebeband (3b) nur einseitig auf den Träger (2) geklebt ist.
Leitungsband (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmige Wickelhilfe (7) eine Dicke (DW) aufweist, die insbesondere mindestens doppelt so groß ist wie die Klebebanddicke (DK), wenn das Klebeband (3b) beidseitig auf den Träger (2) geklebt ist.
Leitungsband (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die bandförmige Wickelhilfe (7) eine Dicke (DW) im Bereich von 30 µm bis 50 µm aufweist.
Leitungsband (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (3a) eine Dicke (DL) im Bereich von 2 µm bis 25 µm aufweist.
Leitungsband (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (3b) eine Dicke (DK) im Bereich von 3 µm bis 20 µm aufweist, wobei diese Dicke (DK) vorzugsweise mindestens halb so groß ist wie die Dicke (DL) der Lackschicht (3a) in dem Bereich, wo sich das Klebeband (3b) nicht befindet.
Leitungsband (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (3a) aus einem Lack auf der Basis organischer Polymere, wie aus einem Acryl-, Epoxy-, Polyester-, Polyamid- oder Fluorpolymerlack, oder auf der Basis von Sol-Gel-Zusammensetzungen gebildet ist, insbesondere aus einem Drahtlack, wie einem THEIC-modifizierten Polyesterimid.
Leitungsband (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (4) des Klebebandes (3b), der unmittelbar an eine Seitenkantenfläche (2c) des bandförmigen elektrischen Leiters (2) angrenzt, eine Breite (B) im Bereich von 0,5 cm bis 4,5 cm, vorzugsweise im Bereich von 1,0 cm bis 2,5 cm, aufweist.