DE2157452B2

DE2157452B2 - Elektrische spule mit einer lagenisolation aus einem isolierband sowie verfahren zum wickeln der spule

Info

Publication number: DE2157452B2
Application number: DE19712157452
Authority: DE
Inventors: Uno Dipl.-Ing. Ludvica Zetterlund (Schweden)
Original assignee: Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeras (Schweden)
Priority date: 1970-11-23
Filing date: 1971-11-19
Publication date: 1976-04-15
Also published as: DE2157452A1

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Spule nach dem Oberbegriff des An-Spruches 1 sowie auf ihr Herstellungsverfahren. Eine solche Spule ist bekannt aus der US-PS 10 36 937.

Bei der Herstellung von elektrischen Spulen, die beispielsweise in Transformatoren oder als Drosselspulen verwendet werden, ist es bekannt, die Isolation zwischen zwei übereinanderliegenden Wicklungslagen so anzuordnen, daß man gleichzeitig mit dem Leiter ein Band aus Isoliermaterial aufspult.

Meistens liegt der Leiter auf dem Band, und Band und Leiter werden mit derselben Steigung gewickelt, so daß sie ständig einarider folgen. Wenn Band und Leiter das Ende- der Lage erreicht haben, muß das Wickeln unterbrochen werden, um die Isolation mit einer zusätzlichen Einlage aus Isoliermaterial zu versehen, damit die Lagenisolation bis zum Schluß gleichmäßig dick ist. Dies Unterbrechen der Wickelarbeit am Ende jeder Lage bedeutet einen großen Zeitverlust und demzufolge erhöhte Herstellungskosten.

Bei der aus der US-PS 10 36 937 bekannten Spule besteht das als Lagenisolation dienende Isolierband aus einzelnen Abschnitten, die sich über eine Lagenisolation und einen daran anschließenden Endstützenabschnitt in Höhe zweier Wicklungslagen erstrecken. Bei der Herstellung dieser bekannten Spule wird das Isolierband nach dem Fertigwickeln eines Endstützenabschnittes abgetrennt und befestigt. Das Isolierband muß dann mit dem Beginn einer neuen Wicklungsdrahtlage erneut unter diese Wicklungsdrahtlage eingefädelt werden. Dies bedeutet, daß pro Wicklungsdrahtlage ein Stillsetzen des Betriebes und eine kostspielige und zeitraubende Handarbeit erforderlich ist.

Aus der US-PS 12 03 789 ist eine Spule bekannt, bei der der Wicklungsdraht und das Lagenmaterial stets gleichzeitig gewickelt werden und das Lagenmaterial aus einem durchgehenden Isolationsfaden besteht. Dieser Isolationsfaden ist etwa von gleicher Breite wie der Wicklungsdraht. Der Isolationsfaden wird mit sehr großer Steigung, vorzugsweise mit einer Windung über die gesamte Spulenlänge gewickelt. Dadurch entsteht eine maschenförmige Verflechtung von Wicklungsdraht und Isolationsdraht. Räumlich voneinander unterscheidbare Wicklungsdrahllagen und Isolationslagen sind nicht vorhandrn. Der Isolationsdraht wird gleichzeitig zum Wikkeln von Endstützen verwendet. Endstützen und Lagenisolation werden jedoch nicht zeitlich nacheinander gewickelt, sondern abwechselnd werden eine oder zwei Windungen des Isolationsbandes als Lagenisolation und als Endstütze gewickelt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spule der eingangs genannten Art sowie ihr Herstellungsverfahren in der Weise weiterzuentwickeln, daß die zeitraubende und kostspielige Handarbeit nach Fertigstellung jeder Wicklungslage nicht mehr erforderlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Spule der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welche die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Spule sind in den Unteransprüchen 2 bis 3 genannt.

Ein Vei fahren zur Herstellung der Spule nach der Erfindung ist durch die im Anspruch 4 genannten Merkmale gekennzeichnet.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Wickelvorgang nicht nach jeder Lage zwecks Vervollständigung der Lagenisolation und Befestigung des Endstützenabschnittes unterbrochen zu werden braucht. Der Wickelvorgang kann kontinuierlich durchgeführt werden, so daß nicht nur der Bedienungsaufwand herabgesetzt wird, sondern der Ausnutzungsgrad einer Wickelmaschine erheblich erhöht wird. Durch die Veränderung der Steigung des Isolierbandes erreicht man, daß die Dicke der Lagen-

isolation der elektrischen Spannung zwischen zwei Lagen angepaßt werden kann, so daß die Lagenisolation dort am dicksten wird, wo die Spannung am größten ist.

An Hand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles, das verschiedene Phasen bei der Herstellung einer Spule für einen Transformator nach der Erfindung zeigt, soll die Erfindung näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt einen Teil des Spulenkörpers 1, auf dem die Wicklung angeordnet wird. Die am Spulenkörper anliegende Isolationsschicht 2 besteht aus einem Band 3 aus Papier oder anderem geeigneten Material. Der Draht oder Leiter, der die Wicklung bildet, ist mit 4 bezeichnet. Er ist in den Figuren als runder Draht gezeigt; er kann aber auch eine Form mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt haben. Der Wicklun^sdraht ist in bekannter Weise lackiert oder papierumsponnen, um die Drahtwindungen gegeneinander zu isolieren. Bei der hier gezeigten Anwendung der Erfindung wird das Band mit einer konstanten Steigung, die größer ist als die Steigung des Leiters, gewickelt. Infolgedessen läuft das Band 3 ein Stück vor dem Draht her, und zwischen dem Draht 4 und dem Band 3 befindet sich ein fertiger Abschnitt Lagenisolation, d. h. die Isolation, die zwischen dem Spulenkörper und einer Wicklungslage bzw. zwischen zwei aneinandergrenzenden Wicklungslagen liegt. Über das Papierband sind quergehende Bänder 5 aus vorgetrocknetem Leim gelegt worden, die bei einem nachfolgenden Trocknungsprozeß hart werden. Der Leim hat die Aufgabe, die Bänder miteinander und den Draht an der Lagenisolation zu befestigen.

F i g. 2 zeigt die entstehende Wicklung zu einem etwas späteren Zeitpunkt. Das Band 3 hat das Ende des Spulenkörpers erreicht. Genau in dem Augenblick, in dem die rechte Bandkante die rechte Kante des Spulenkörpers erreicht, wird die Steigung des Bandes auf Null gebracht. Infolgedessen wird das Band eine gewisse Zeit lang an derselben Stelle aufgespult, wobei ein Endstützenabschnitt 6 entsteht, dessen rechte Kante mit der Endfläche des Spulenkörpers abschließt.

Fig. 3 zeigt die Wicklung in dem Augenblick, in dem eine Lage vollständig gewickelt ist. Die rechte Drahtwindung liegt dabei an der linken Kante des Endstützenabschnittes 6 an. Die Strigung des Bandes im Vergleich mit der Steigung des Drahtes sowie die Dicke des Bandes sind so gewählt, daß die Höhe des Endstützenabschnittes im wesentlichen doppelt so groß ist, wie die radiple Länge des Windungsquerschnittes. Bei rundem Draht mit einem Durchmesser d, wie im dargestellten FaU, ist also die radiale Höhe des Endstützenabschnittes 6 = 2 d. Die gesamte Endstütze der fertigen Spule besteht also aus einer Anzahl konzentrisch angeordneter Endstützenabschnitte.

Bei der Wicklungswindung, die der in F i g. 3 gezeigten Lage folgt, beginnt der Aufbau der nächsten Lage. Der Wicklungsdraht legt sich über die fertige, in F i g. 3 gezeigte Lage und beginnt, sich in F i g. 4 nach links zu bewegen. Gleichzeitig nimmt die Steigung des Bandes 3 zu. Aus der Figur ist ersichtlich, daß die Bandwindung, die die rechte Drahtwindung der oberen Lage bedeckt, nach links gegangen ist. Da das Band eine größere Steigung als der Draht hat, ragt die nächste Bandwindung über den Draht der anderen Windung hinaus. Wenn der Draht danach die dritte Windung bildet, wird ein Teil des Bandes zwischen den Drahtwindungen nach unten gefaltet. Mit jeder Windung nimmt der Teil des Bandes zu, der sich unter den Leiter legt und die Lagenisolation bildet. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, liegt keine Lagenisolation zwischen den ganz rechts gelegenen Drahtwindungen. Dies ist jedoch ungefährlich, da an dieser Stelle der Spannungsunterschied zwischen den Windungen in den beiden Lagen so klein ist, daß die Drahtisolation mehr als ausreichend ist. Je weiter man nach links kommt, desto höher wird die Spannung zwischen den Lagen, aber gleichzeitig nimmt auch die Lagenisolation zu, und nach einer gewissen Anzahl Windungen, abhängig von der Steigung des Bandes, ist die Lagenisolation voll ausgebildet. Dieser Zustand ist in F i g. 5 gezeigt.

Bei den gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Steigung des Bandes konstant. Nach einer Abwandlung der Erfindung kann mit einer veränderlichen Steigung gewickelt werden. Dabei ist die Steigung zu Beginn der Lage am größten und nimmt zum Ende der Lage mehr und mehr ab. Das hat zur Folge, daß die Lagenisolation unter der Lage zu Beginn der Lage am dünnsten ist und am Ende der Lage am dicksten, wo die Lagenspannung zu der vorhergehenden Lage am größten ist. Bei dieser Anwendung der Erfindung wird die Lagenisolation an den Windungsenden abwechselnd am dicksten und am dünnsten.

Wenn die Breite des Bandes 3 b ist, seine Steigung ί und die Dicke t_b, kommt man zu dem Resultat, daß die Dicke /_(s der Lagenisolation— · t_h ist.

Hieraus geht hervor, daß die Dicke der Lagenisolation mit einem oder mehreren Parametern im rechten Teil der Gleichung variiert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Spule mit einer Lagenisolation, die aus einem flachen Isolierband besteht, dessen Breite größer ist als die axiale Dicke des Windungsquerschnittes und das mit einer Steigung gewickelt ist, die mindestens auf einem Teil der Strecke zwischen den Enden der Lagen größer ist als die Steigung des gewickelten Wicklungsdrahtes, und mit je, ejner Endstütze an jedem Ende der-Spul^.wobei jede 'Endstütze aus konzentrischenAbschnitten besteht, deren Höhen gleich der Höhe zweier Wicklungstegen sind und die aus steigungsfrei gewickeltem Isolierband bestehen, das mit dem Isolierband derjenigen Isolationslage, die auf dem gleichen Radius liegt ψ/ie der Innenradius des Endstützenabschnittes, •ahtfrei in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß beliebig viele Lagen-Isolationen (2) und Endstützenabschnitte (6) aus tinem einzigen zusammenhängenden Isolierband (3) bestehen und daß die Windungszahl einer Wicklungslage gleich der Summe der Windungstahlen einer Lagenisolation und der Windungs- as tahlen eines Endstützenabschnittes (6) ist.

2. Elektrische Spule nach Anspruch 1, dadurch

iekennzeichnet, daß die Steigung des Isolierbanes (3) konstant und größer ist als die Steigung des Wicklungsdrahtes vom Anfang bis zum Ende der Lage, wo die Steigung auf den Wert Null Übergeht.

3. Elektrische Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Isolierbandes (3) am Anfang einer Lage mit einem Wert feeginnt, der größer ist als die Steigung des Wicklungsdrahtes (4) und der allmählich bis zum Ende des Spulenkörpers auf den Wert Null ablinkt.

4. Verfahren zum Wickeln einer Spule nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lagenisolation end die darauf zu wickelnde Wicklungsdrahtlage Itets mit gleicher Richtung gewickelt werden und das Wickeln der Lagenisolation früher beendet ist als das Wickeln der zugehörigen Wicklungsdrahtlage und im Anschluß an das Wickeln der Isolationslage ohne Unterbrechung ein End-Itützenabschnitt für zwei Lagen gewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierband und der Wicklungsdraht stets gleichzeitig gewickelt werden und die Lagenisolation und Wicklungstndstützenabschnitte beliebig vieler Lagen aus «inem durchgehenden Band gewickelt werden.