DE2100629A1

DE2100629A1 - Verfahren zur Herstellung einer Spule und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2100629A1
Application number: DE19712100629
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Ennetbaden Hartmann (Schweiz). M
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1970-12-07
Filing date: 1971-01-08
Publication date: 1972-06-15
Also published as: CH524878A; US3760315A; DE7100452U; DE2100629B2; CA949144A; ZA718138B; DE2100629C3

Description

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ßrowa, Boveri & Cie, Baden (Schweiz)

Verfahren zur Herstellung einer Spule u_nd Vorrichtung zur Durchfüki'ung des Verfahrens

Das vorliegende Patent betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer 3in- oder mehrlagigen Spule, insbescndei'e einer luftgekühlten Drosselspule, und einer Vorrichtung zur Durchführung cos Verfahrens.

Solche Drosselspulen werden z.B. als Wellensperren oder Kürzethlussbegrenzungsdrosseln verwendet. Da die Wicklungen solcher Drossel-Spulen bei Kurzschluss vom vollen Kurzschlussstroiu durchflossen werdan, müssen sie den dabei auftretenden grossen mechanischen und thermischen Bean.sj:ruehungen gewachsen sein. Es ist bekannt,dass beim Durchfluss eines hohen Strongs durch eine Zylinderwicklung diese einer Kraftvrirkung ausgesetzt wird, die versucht, die Wicklung auszuweiten, ähnlich wie bsi einem unter Innendruck stehenden Rohr. Die Wicklung muss somit über ihren Umfang zusammengehalten werden. Unter der Wirkung ihres eigenen Magnetfeldes versucht sich ferner die Wicklung zu verkürzen, d.h. die Wicklung ist grossen achsial gerichteten Druckkräften ausgesetzt, Sofern zwischen den einzelnen Windungen Kühlabstände vorgesehen sind, führt ihr Bestreben, sich einander zu nähern, zur Durch-

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biejcung der Leiten zwischen aea Abstandshaltern.

Er"ch«^f3rt wird das Problem der mechanischen Kurzt,chlussf.»stigkeit dadurch, dass beim Wechselstrom die Kräfte pulsierend auitreten imd uo.ss in ir^taxli sehen Abstützelementen durc'i die srarken Magnetfelder »»oenfalls p<-.?rke Vfirbelströme induziert werden.

Ueblicherweise werden solche Drosselspulen i»?. Luft montiert. Die ε

^ bedingt, dass wegen den schlechten Warmeiibertrag-Mngseigenschaften der Luft auch der Kühlung in Dauerbetrieb eine grosse Beachtung geschenkt werden muss.

Es wurden bereits verschiedene Mittel versucht, um die genannten Probleme zu lösen. So ist es bereics bekannt, zur Vergrösserung der Iiühlbaren Oberfläche die Leiter oder Einzelspulen durch eingelegte Abstandshalter im gewünschten Abstand zueinander zu halten. Um ein Lockern oder Verschieben der Abstandshalter zu verhindern, müssen diese durch eine Verzahnung oder Vernutung gesichert werden. Dies ergibt eine Vial~ahl teurer und zeitaufwendig anzubringender Elemente. Dabei wird das Leitermaterial bei der Kontage der Abstandshalter, d.h. beim Einführen derselbe-, zwischen die Leiter, unerwünschten Biegekräften ausgesetzt. Unmittelbares Angiessen der Abstandshalter bedingt komplizierte Gussformen; ebenso das teilweise oder vollständige Einbetten der Wicklung in eine Gussmasse. Das letztere verschlechtert zudem die Möglichkeit der Wärmeabgabe, wodurch häufig eine künstliche Belüftung erforderlich wird. Ebenso wird die Wärmeabgabe erschwert, wenn man die Wicklung auf eine IsolierhUlse aufbringt, und zwar auch wenn man diese r.it Zirkulation.=;

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öffmmcer. versieht. Um «Jie Zylind2rwicklungen zn verfestigen, ist eip.uch bekannt, -»Ane-u ir., ο feanze Aussenseite bedeckenden, aus Isolierfasejji bestehenden Icoxierzylinder auf ihre ^xssensette zu wickeln and darch Anwendung v.„n Träpkmittiiln zu verfestigen. Auch bei dieser Anordnung wirrt die Wärmeabgabe stark behindert. In neuerer Zeit v.urd^n bei Liaschinon Wicklungsteile befestigt, indem man geschichtete Isolierstoffe zwiscnen die Einzelteile presste oder sie damit umwickelte und dann mittels einer Kunststoffmasse drha^ter«. Es wurde auch

bereits versucht, als Abstandshalter in sich vergiessbare oder J

elastische Einlagepolster zu verwenden. Diese praktisch nur von Hand aufbringbaren Abstandshalter ergeben jedoch eine sehr aufwendige Spulenherstellung.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens aas die vorangehend aufgeführten Kachteile nicht aufweist, mit dem kurzecnlussfesze Spulen mit günstiger Kühlung hergestellt werden können, und das sich auf einfachen Wickelbänken kontinuierlich durchführen lässt.

Das erli«»dungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man Λ

den Spulenleiter schraubenlinienförmig wickelt, darnach mindestens zwei "us Isoliermaterial bestehende Bänder an über den Umfang der Wicklung verteilten Stellen in Längsrichtung der Wicklung auf deren Aussenseite aufbringt und diese durch Aufwickeln eines schnurartigen Elementes zwischen die einzelnen Windungen zieht.

Es ist zweckmässig, wenn man die aus Isoliermaterial bestehenden Eänder und die schnurartigen Elemente mittels einem Klebstoff untereinander und riit dem Leiter verklebt.

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Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungPgemäFsen Verfahrens, welche dadurch gekennzeirnnet ist, dass sie einen drehbaren Wickeldorn zua schraubtuilinienfönaigen Aufwickeln 6^cs Leiters auf denselben au± dem Wickeldorn engeordnete Vorratsrollen zur Zuführung der aus Isoliermaterial bestehenden Bänder und mindestens eine Vorratsrolle zur Zuführung des schnurartigen Elementes aufweist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise " erläutert. Es zeigen :

Figur 1 einen Schnitt durch eine zwei erfindungsgemäss

hergestellte Wicklungen aufweisende Sperrdrossel;

Figur 2 einen Schnitt durch einen Teil einer ersten beispielsweisen Ausführungsform einer erfindungsgenäss hergestellten Spule;

Figur 3 einen Schnitt durch einen Teil einer zweiten boirpielsweisen Ausfünrvngsfonn einer erfindungsgemäss hergestellten Spule; und

Figur 4 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung ».ur kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Die in Figur 1 dargestellte Sperrdrossel weist zwei erfindungsgeniäss hergestellte Wicklungen 1 und 2 auf. Wie aus dieser Figur ersichtlich, sind die den Zusammenhalt der Wicklung und die

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Abstützung der Leiter S -"ornehfiiecien, aus Isoliermaterial bestehenden Bänder 4 durch die schnurartigen Elemente 5 in d^n Zwischenraum zwischen den einzelnen Windungen hineingezog^i* Di<3 Bänder 4 und die schnurarSigeii Üles-ente 5 kreuzen sich .dabei rechtwinklig. Die dargestellte Sperrdrossel »vsisfc feiner die üblichen Xcnstruktionst'jil« wie z.B. LäugSdj3tandrialter76, DistanzrtiicVe/7, Halterüngstei le'/c und einen Zugbolzen/3 auf. liie elektrischen Anschlüsse sind nicht dargestellt, da sie in der üblichen Ausf uhr'mgs·*

form ausgebildet sein können»

In djn IPiguren 2 und 3 ist je ein Schnitt durch einen Teil einer beisp.ielsweisen Ausf ϋηη«^εΐοΓιη einer erfindungsgemäss hergestellten Spüle dargestellt.

Bei der Ausführungsform gemäs£ Figur 2 weisen die aus Isoliermaterial bestehenden Bänder 4 eine relativ geringe Dicke auf, und der grösste Teil des sich zwischen dsn Leitern 3 befindenden Raumes wird durch

Windungen des schnurartigen Elementes 5 ausgefüllt. · j

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Bei der Ausführungsform gentäss Figur 3 entspricht 3er Abstand zwischen den Leitern 3 ungefähr der doppelten Diexe der aus Isoliernaterial bestehenden Bänder 4, während das schnurartige Element nur einen geringen Anteil am zwischen den Leitern 3 sich befindenden Querschnitt beansprucht«

Zn denjenigen Fallen, wo die beim Fliesson eines Kurzschluesstromes auf- tretenden, in acheialer Richtung auf die Spule wirkenden Druckkräfte

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sehr gross sind, müssen die Leiter 3 längs ihres ganzen thafanges durch die in ihrer Gesamtwirkung als Bandagen wirkenden schnurartigen Oer.titt<» 5 abgestützt werden. Gleichzeitig helfen die schnurartigen Elemente 5 auch, die bein Fli«,ssen eines Kurzschlussstecker, auf die Leiter 3 wirkenden Sprengkräfte Z, welcha di^ Wind*ingen aufweiten. rollen, aufzunehmen.

Bei kleineren Kurzschlutskräften genügt es, In entsprechender Anzahl verteilt angeordnete, in dieo9E Fall dicker hetiossene Bänder 4 um die Leiter 3 zu führen, während das schnurartige Element 5 weniger zur Aufnahme der Kurzschlusskräfte dient als dazu, die Bänder 4 in den zwischen den Leitern 3 sich befinderden Spalt zu ziehen.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform streicht die Ilühlluft längs den möglichst wenig abgedeckten Innen- und Außenseiter;

der Spule entlang, während bei der in Figur 3 dargestellten Ausfuhrungsform die kühlende Luft zusätzlich an den Steuert des Windungsumfanges an welchen sich keine Bänder 4 befinden, freien Durchtritt zwischen den Leitern 3 hat. Aus den beiden Figuren 2 und 3 1st somir ersichtlich, wie bei relativ günstigen Kühlverhältnissen die bei Kurzschluss auftretenden Kräfte in achsialer und radialer Richtung der Spul? aufgenommen werden können.

In Figur 4 ist eia Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. Diese Vorrichtung weist einen um die Längsachse 7 drehbar angeordneten Wickeldorn 8 auf, auf den man den Spulenleiter 3 schraubenlinienförmig aufwickelt. Die Vorratsrollen 9 für die aus Isoliermaterial bestellenden

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Bänder 4 sind auf dem Dorn S angeordnet und rotieren mit dicseic i:usamm°n. Die Bänder *' werden an gleichmässig über den Umfang der Wicklung verteilen Stellen An Längsrichtung der Wicklung cuf deren Aussenseiv^ aufgebracht und durch Aufwickeln <ies schnuravtigen Elementes 5 zwischen die einzelnen Windungen gezogen. Das s^Jinurartige Element 5 v/ird dabei von oiner Vorratsrolle IC abgezogen. Für jedeö auf die Wicklung aufzubringende Band 4 ist oine Vorratsrollo 9 vorgesehen, wobc?i jede der Vorratϋ*·οIlen in Längsrichtung des Domes 8 verschiebbar auf dem letzteren ang3ordnet j irt und mittels einer Feder 11 zua Spannen des Bandes 4 dienen kann. Es ist möglich, ein einziges schnurarti^es Element 5 oder gleichzeitig mehrere zusammen ζυ verwenden. Je nachdem benötigt man eine oder mehrere der Vorratsrollen 1O. Als Material für die Bänder 4 bzw. das schnurartige Element 5 eignen sich insbesondere Materialien hoher mechanischer Festigkeit und einer i:nprägnierbaren Struktur wie z.B. Glasfaserbänder bzw. Glasfaserschnüre oder Rowings. Zum Verfestigen und Verkleben eignen sich insbesondere lösungs-

, mittel-freie Kunstharze wie z.B. Epoxyd- oder Polyesterharze, wobei jg

die Harze vor oder nf>ch dem Aufbringen der Bänder bzw« Schnüre auf die Wicklung auf dieselben aufgebracht werden können.

Die Spule selbst kann zuerst mit einer grösseren Windungsteilung auf den Dorn 8 aufgewickelt und nach dem Aufbringen der Bänder 4 und des schnurartigen Elementes 5 auf das richtige Mass gepresst werden. Die Spule kann auch mit der endgültigen Windungsteilung hergestellt werden, wobei dann auch im gleichen Arbeitsgang die Elemente 4 und 5 aufgebracht werden können.

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Die Spule }-ann cine eier mehrei'e Wicklungen aufweisen. Der Leiter 3 kann ais volle-* Leiter ausgebildet sein oder aus .:.cluoren Teilleitern oestenen.

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Verfahren snar Herstellung eij»sr ein- odor nehriaglgcn Spule, Insbesondere einer luft gefielt en Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, <?ass «an den Spu2 3nl**iter cchraubenlinionförmiir wickelt, darnach mindestens zwei aus Isoliermaterial bestehende Bänder 31? über den Umfang der Wicklung verteilten Stellen in Längsrichtung der Wicklung auf deren Aussenseite aufbringt v.ad diese durch Aufwickeln eines schnurartigen Elementes zwischen die einzelnen Windungen zieht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man iie Dicke der aus Isoliermaterial bestehenden Bänder derart wählt, dass diese nach den Einziehen zwischen die ei.ik.elnen Windungen gleichzeitig zur Distaazierung derselben dienen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d*ss man beim Einziehen der aus Isoliermaterial bestehenden Bänder zwischen die einzelnen Windungen soviel von rrhnurartigen Element zwischen die letzteren wickelt, bis der an den Stellen der Bänder sich befindende Zwischenraum zwischen den einzelnen Windungen durch die schnurartigen Elemente ausgefüllt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die aus Isoliermaterial bestehenden Bänder und die schnurartigen Elemente mittels einem Klebstoff untereinander und mit dem

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Letter verklebt.

5« Vorrichtung '.ur Durchführung dos Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen diehbr.ren Wickeldorn (!>) zuii schraubenl in ienf örmigen Aufwickein des Leiters (3) auf denselben , au! den Wickeldorn (8) angeordnete Vorratsrollcn (9) zur Zuführung der aus Isoliermaterial bestehenden Binc.er (4) und mindestens eine Vorratsrolle ClO) zur Zuführung des schnururtigen Elementes (5) aufweist.

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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