DE2144386A1

DE2144386A1 - Elektrische Spule, Verfahren zu ihrer Herstellung und Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2144386A1
Application number: DE19712144386
Authority: DE
Inventors: P U Poulsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-09-08
Filing date: 1971-09-04
Publication date: 1972-03-09
Also published as: BE772357A; CH529431A; SU446135A4; SE376997B; GB1356325A; NO130803C; FR2107385A5; US3771086A; SU446135A3; ES203618Y; ES203618U; AT310895B; NO130803B; NL7112309A; CA943197A

Description

Elektrische Spule, Verfahren zu ihrer Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft eine elektrische Spule, bestehend aus einem durchgehenden, zu der Spule gewickelten, flachen, streifenförmigen Leiter und zumindest einer zusammen mit dem Leiter gewickelten isolierenden Zwischenlage, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Spule und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Wickelmaschine.

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Bei Spulen der eingangs beschriebenen Art hat die isolierende Zwischenlage die Aufgabe, einerseits benachbarte Windungen gegeneinander, andererseits die Randstreifen des Leiters gegen elektrisch leitende Teile in der Nachbarschaft der Spule zu isolieren. Wenn also von einer isolierenden Zwischenlage gesprochen wird, so kann es sich dabei um eine von dem Leiter separate Zwischenlage handeln, es ist aber auch möglich, daß die Zwischenlage vor dem Wickeln des Leiters zu der Spule auf dem Leiter einseitig oder beidseitig, zum Beispiel in Form einer Isolierlackschicht, aufgebracht ist.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung elektrischer Spulen der eingangs beschriebenen Art wird ein vergleichsweise breiter Leiter zu einer entsprechend breiten Spule gewickelt, wobei diese Spule später in mehrere einzelne Spulen getrennt wird, und zwar in der Weise, daß ein Hesser gegen die rotierende Spule gedrückt wird. Normalerweise sind Spulen, die in dieser Weise hergestellt worden sind, nicht sofort brauchbar, well an den Rändern de« Leiters durch das Trennen in mehrere einzelne Spulen ein Grad entsteht, der zu Kurzschlüssen von Windung zu Windung führt. Bei dem zuvor beschriebenen Verfahren werden deshalb nach dem Trennen die einzelnen Spulen ganz oder teilweise In

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Säure getaucht, wodurch der.Grad an den Rändern des Leiters· entfernt wird, so daß die isolierende Zwischenlage etwas über den Rändern des Leiters vorsteht, die notwendige Isolation also gewährleistet ist.

Bei einem weniger aufwendigen Verfahren zur Herstellung elektrischer Spulen der eingangs beschriebenen Art werden diese Spulen einzeln aus dem Leiter und einer isolierenden Zwischenlage, die etwas breiter ist als der Leiter, gewickelt. Die beidseits über die Ränder des Leiters vorstehende Zwischenlage sichert die erforderliche Isolation.

Unabhängig davon, welches Verfahren zur Herstellung der eingangs beschriebenen elektrischen Spulen angewendet viird, ist es wichtig, daß der streifenförmige Leiter straff gewickelt wird, damit einerseits die Spule mechanisch stabil und kompakt wird, weil andererseits straff gewickelte Spulen einen besseren Wickelfaktor haben und besser gegen das Eindringen von Feuchtigkeit gesichert sind. Wenn das zuletzt beschriebene Verfahren, bei dem die Spulen einzeln aus streifenförmigen Leitern und isolierenden Zwischenlagen - die Zwischenlagen breiter als die streifenförmigen Leiter - gewickelt werden, angewendet wird, ist es wichtig, daß die streifenförmigen

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Leiter an ihren Rändern keinen Grad aufweisen, weil auch dann, wenn die Leiter straff gewickelt werden, der Grad den Wickelfaktor negativ beeinflußt. Aus diesem Grund werden gelegentlich die streifenförmigen Leiter durch den Walzenspalt von zwei Walzen geführt.

Allen elektrischen Spulen der eingangs beschriebenen Art, also allen elektrischen Spulen mit einem durchgehenden Leiter, ist gemeinsam, daß der Querschnitt des Leiters über seiner Länge gleich bleibt. Werden elektrische Spulen mit mehreren aneinander angeschlossenen Wicklungen mit unterschiedlichen Querschnitten des Leiters benötigt, zum Beispiel bei Transformatoren mit Anzapfungen, so werden verschiedene Leiter unterschiedlichen Querschnitts, zum Beispiel unterschiedlicher Dicke, hintereinander aufgewickelt und elektrisch leitend miteinander verbunden, was aufwendig, also nachteilig ist.

Zur Vermeidung dieser Nachteile schlägt die Erfindung eine elektrische Spule der eingangs beschriebenen Art, also eine elektrische Spule mit einem durchgehenden Leiter vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Dicke des Leiters über seiner Länge entsprechend dem erforderlichen Querschnitt abschnittsweise unterschiedlich ist. Eine solche Spule kann erfindungsgemäß dadurch

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hergestellt werden, daß der Leiter zwischen zwei Walzen geführt und der Walzenspalt entsprechend der jeweils erforderlichen Dicke des Leiters eingestellt wird. Dabei arbeitet man erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung, die eine Wickelmaschine aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß die V/icke !maschine einen Antrieb mit einstellbarem Drehmoment, zum Beispiel einen Drehmomentmotor oder eine Überholkupplung mit einstellbarem Drehmoment aufweist, daß nahe der Einführung des Leiters in die Wickelmaschine zwei Walzen vorgesehen sind, daß die beiden v/alzen einen Antrieb aufweisen, der die Wickelgeschwindigkeit bestimmt, und daß ein Einstellmittel zur Pestlegung der Zugspannung in der isolierenden Zwischenlage vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße elektrische Spule, insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und gegebenenfalls auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt, zeichnet sich durch einen besonders hohen Wickelfaktor aus, weil die bei üblichen elektrischen Spulen mit mehreren Wicklungen unterschiedlichen Querschnitts notwendigen elektrischen Verbindungen von Wicklung zu Wicklung wegen des durchgehenden streifenförmigen Leiters entfallen. Folglich sind bei vorgegebenen Abmessungen die elektrischen und elektromagnetischen Eigenschaften optimal.

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Ein besonders Problem besteht bei elektrischen Spulen der in Rede stehenden Art, d. h. bei elektrischen Spulen mit mehreren Wicklungen, in der Herstellung der Anschlußstellen. Das gilt insbesondere dann, wenn der streifenförmige Leiter relativ dünn ist, weil es dann besondere Schwierigkeiten bereitet, an diesem dünnen Leiter Anschlußstellen vorzusehen. Wenn das Material des Leiters Kupfer ist, ist es noch relativ einfach als Anschlußstelle einen Draht oder dergleichen an den Leiter anzulöten, vlenn das Material des streifenförmigen Leiters aber Aluminium ist, ist es schwierig, eine zuverlässige elektrische Verbindung durch Löten zu bekommen. Deshalb werden in solchen Fällen häufig mechanische Verbindungsmöglichkeiten gewählt.

In den Fällen, in denen nur am Anfang und am Ende der Spule Anschlußstellen benötigt werden, können diese dadurch erhalten werden, daß der Leiter nach außen gebogen wird. Das geht jedoch dann nicht, wenn der streifenf örmige Leiter sehr dünn und/oder breit ist.

Die Erfindung beschäftigt sieh folglfch auch mit dem zuvor aufgezeigten Problem und lehrt eine elektrische Spule, bei der die Anschlußstellen als nach außen gebogene Randstreifen des Leiters ausgeführt sind, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Abschnitt des Leiters, der eine

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Anschlußstelle aufweist, dicker ist als der an einer Seite anschließende Abschnitt bzw. als die an beiden Seiten anschließenden Abschnitte des Leiters.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemaßen elektrischen Spule,

Fig. 2 schematisch, einen Leiter einer erfindungsgemäßen elektrischen Spule,

Fig. 3 eine Anschlußstelle einer erfindungsgemaßen elektrischen Spule und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer Anschlußstelle einer erfindungsgemaßen elektrischen Spule.

Auf einer entsprechenden Trommel befindet sich ein flacher, streifenförmiger Leiter 1, der zunächst in etwa die Breite der herzustellenden Spule hat, aber wesentlich dicker ist als dann, wenn er zu der Spule gewickelt ist. Bei vorgegebener Breite der Spule und einem erforderlichen Quer-

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schnitt des Leiters 1 von 5 Rim wird zum Beispiel eine Dicke von 0,1 mm, bei einem erforderlichen Querschnitt von

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2 mm eine Dicke von 0,04 mm benötigt. Von der Trommel wird der Leiter 1 durch den Walzenspalt von zwei Vialzen 2, 3 geführt, wobei die Walzen 2, j5 über einen Antrieb mit entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben werden und der Walzenspalt entsprechend der jeweils erforderlichen Dicke des Leiter 1, zum Beispiel zwischen 0 und 1 mm, eingestellt werden kann.

Der Wickelkörper 5 der herzustelle nden Spule ist auf der "Welle einer VIickelmaschine 6 befestigt. Die Wickelmaschine 6 weist einen Antrieb mit einstellbarem Drehmoment, zum Beispiel einen Drehmomentmotor oder eine Überholkupplung mit einstellbarem Drehmoment, auf. Die Trommel, von der die isolierende Zwischenlage J, die etwas breiter ist als der Leiter 1, abgezogen wird, ist mit einer nicht dargestellten, einstellbaren Bremse versehen, die es ermöglicht, die Zugspannung in der isolierenden Zwischenlage 7 einzustellen.

Die V/i ckelmas chine 6 ist so ausgelegt, daß sie versucht, den Wickelkörper 5 der Spule in die durch den Pfeil gekennzeichnete Drehrichtung zu drehen. Wenn der Walzenspalt zwischen den Walzen 2 und 3 kleiner ist als der Dicke des Leiters 1 entspricht, so kann der Wickelkörper ■j durch die Wickelmaschine 6 nur dann gedreht werden,

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wenn sich die Walzen 2, 3 drehen. Der Antrieb der Walzen 2, 3 enthält nämlich ein selbsthemmendes Getriebe, so daß sich die Walzen 2, 3 nur dann drehen, wenn der Motor des Antriebs 4 eingeschaltet ist. Die Leistung des Motors des Antriebs 4 ist so gewählt, daß die Drehzahl der Walzen 2, 3 gesteuert werden kann, zum Beispiel durch eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung, ohne durch die Wickelmaschine 6 beeinflußt zu werden. Andererseits muß das Drehmoment der Wickelmaschine 6 hoch gang sein, um die Zwischenlage_</unter der vorgegebenen Zugspanne von der entsprechenden Trommel abzuziehen. Im Ergebnis bestimmt der Antrieb 4 der 'Walzen 2, 3 die V/iokelgeschwindigkeit, das Drehmoment der Wickelmaschine 6 die Zugspannung innerhalb des Leiters 1 und die nicht dargestellte Bremse an der Trommel, von der die Zwischenlage 7 abgezogen wird, die Zugspannung innerhalb der Zwischenlage 7·

Fig. 2 zeigt einen Teil olnes Leiters 1 einer erfindungsgemäßen elektrischen Spule im abgewickelten Zustand. Wenn die Herstellung einer erfindungsgemäßen Spule beginnt, sind die Walzen 2, 3 zum Beispiel so eingestellt, daß zwischen ihnen ein Walzenspalt von 0,4 mm besteht. Wird zwischen die Walzen 2 und 3 ein Leiter 1 geführt, der zunächst 0,5 mm dick ist, so wird die Dicke dieses Leiters 1 auf 0,4 mm reduziert. Dann wird der Leiter 1 an einem Rand eingeschnitten, so daü einer Anschlußstelle 8 durch ein nach außen

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biegen des ilaiidstreifens entsteht. Unmittelbar danach v-ird der „y? 1 senspalt zwischen den walzen 2 und "j verkleinert, zum Beispiel auf Ü,04 mm, wobei die Übergangsstelle 9 des Leiters 1 entsteht. Nunmehr wird der erste Teil der· iJpule gewickelt. Danach wird der „/:.lzenspalt zwischen den walzen 2 und 3 wieder auf 0,4 mm vergrößert, die Übergangsstelle 10 des Leiters 1 entsteht. Wie zuvor beschrieben, v;ird wiederum eine Anschlußstelle hergestellt. Danach wird der Walzenspalt zwischen den Walzen 2 und 3 wieder verkleinert, zum Beispiel auf 0,04 mm oder 0,0,6 mm eingestellt, bies wird so lange fortgeführt,man erhält dabei die Übergangsstellen und 12, bis zur letzten Anschlußstelle 13·

Fig. 3 zeigt eine erste Möglichkeit, wie Anschlußstellen 8 bzw. 1j5 als nach außen gebogene Randstreifen des Leiters 1 ausgeführt werden können. Im dargestellten nusführungsbeispiel wird an der Krümmungsstelle 14 der Leiter 1 mit einem Hammer oder einem Spezialwerkzeug so lange bearbeitet, bis der entsprechende Randstreifen senkrecht zur Achse des Leiters 1 steht. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, daß in dem Bereich, in dem der Leiter 1 in die Anschlußstellen 3, 13 übergeht, praktisch keine Verdickung auftritt, ßine solche Verdickung - Verdopplung der ursprünglichen Dicke tritt dann ein, wenn der Randstreifen in der Weise nach außen gebogen wird, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Die in Fig.

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dargestellte Methode geht schneller und ist deshalb in manchen Fällen vorteilhaft.

B ?i Anwendung des beschriebenen Verfahrens der Herstellung einer elektrischen Spule kC'nnen Anschlußstellen Ö, 1Jj beliebige!¹ Zahl schnell und einfach hergestellt werden, ohne daß die Qualität dieser Anschlußstellen 8, 1^ sich ändert. Der Querschnitt der Anschlußstellen B, 13 kann glei-.h oder größer als der normale Querschnitt des Leiters 1 in der Spule sein. Die Anschlußstellen 8, 1J haben eine gute mechanische Stabilität und können unmitteloar in Klemmeinrichtungen oder dergl. eingeführt werden.

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Claims

Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, Theaterplatz 3 Patentansprüche :

1.^Elektrische Spule, bestehend aus einem durchgehenden, zu der Spule gewickelten, flachen streifenförmigen Leiter uid zumindest einer zusammen mit dem Leiter gewickelten, isolierenden Zwischenlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Leiters (1) über seiner Länge entsprechend dem erforderlichen Querschnitt abschnittsweise unterschiedlich ist-

2. Elektrische Spule nach Anspruch 1, bei der die Anschlußstellen als nach außen gebogene Randstreifen des Leiters ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Übergangsstelle (9,10,11,12) des Leiter (1), die eine Anschlußstelle (8, 13) aufweist, dicker ist als der an einer Seite anschliessende Abschnitt bzw. als die an beiden Seiten anschließenden Abschnitte des Leiters (1).

3. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Spule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (1) zwischen zwei Walzen (2,3) geführt und der Walzenspalt entsprechend der jeweils erforderlichen Dicke des Leiters (1) eingestellt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 mit einer Wickelmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelmaschine (6) einen Antrieb mit einstellbarem Drehmoment, zum Beispiel einen Drehmomentmotor oder eine Überholkupplung

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mit einstellbarem Drehmoment, aufweist, daß nach der Einführung des Leiter (1) in die Wickelmaschine (6) zwei V/alzen (2,3) vorgesehen sind, daß die beiden Walzen (2,3) einen Antrieb (4) aufweisen, der die Wickelgeschwindigkeit bestimmt, und daß ein Einstellmittel zur Festlegung der Zugspannung in der isolierenden Zwischenlage (7) vorgesehen ist.

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