DE2328652A1

DE2328652A1 - Dry transformer coil with epoxy resin insulation - has cooling channels formed during winding in soft insulation between coil layers

Info

Publication number: DE2328652A1
Application number: DE19732328652
Authority: DE
Inventors: Robert Ruhlmann; Erich Venus
Original assignee: LEPPER DOMINIT TRANSFORMATOREN
Current assignee: LEPPER DOMINIT TRANSFORMATOREN
Priority date: 1973-06-06
Filing date: 1973-06-06
Publication date: 1975-01-02

Abstract

The coil has cooling channels left clear between the coil layers and/or individual windings by using spacing elements in the manufacturing process described in 2, 051, 883. The strands of the filament winding grid are inclined at their boundaries to the main interaction direction. During winding, terminals are formed in the appropriate winding layer as tapping poins for the windings and are bonded to the adjacent filament winding layer. Air is excluded by heat supply during winding. The spacers are pref. axially disposed. Glass lamination may be used for reinforcing.

Description

Iransformatorenwerk August Lepper GmbH, 53^-0 Bad Honnef·1_: Lohfelderstraße '.".. Iransformatorenwerk August Lepper GmbH, 53 ^ -0 Bad Honnef · 1 _: Lohfelderstrasse '. "..

Wicklung und Verfahren zum Herstellen von Wicklungen für elektrische GeräteWinding and method of making windings for electrical equipment

Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 20 51 883.6-32)Addition to patent ... (patent application P 20 51 883.6-32)

Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Wicklung für Trockentransformatoren sowie auf ein Herstellungsverfahren hierfür und sieht vor, daß die Drahtwindungen der Wicklung lagenweise auf einen Wickelträger aufgebracht und zum Feuchtigkeitsschutz mit Isoliermaterial umgeben werden bzw. sind, insbesondere mit Epoxidharz, wobei unter Benutzung ein und desselben, zunächst angelierenden, während des WickelvorgangesThe main patent relates to a winding for dry-type transformers as well as a manufacturing process for this and provides that the wire turns of the winding in layers Applied to a winding support and for moisture protection are or are surrounded by insulating material, in particular with epoxy resin, using one and the same, initially gelling, during the wrapping process

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noch nassen und zum Schluß durchgehend ausgehärteten Harzes auf einen Wickelträger eine Grundisolation in Form einer harzgetränkten Fadenwickelschicht und im gleichen, fortlaufenden Arbeitsgang wenigstens eine Lage der Drahtwicklung mit Harz-Umhüllung ihrer Windungen und Abdeckung durch eine weitere harzgetränkte Fadenwickel schicht aufgebracht wird, so daß nach der Aushärtung alle zu einem Schenkel gehörenden Wicklungen einen kompakten Wicklungsblock bilden, dessen Drahtlagen sich Jeweils zwischen gewickelten Isolationslagen befinden und vorzugsweise derart in Glasseidelaminatschichten eingebettet sind, daß die Drahtkanten sowie -rundungen und die Zwischenräume zwischen den Drahtwindungen von dem während des Wickelvorganges noch nassen und dann durchgehend ausgehärteten Isoliermaterial umschlossen bzw. ausgefüllt sind.still wet and finally fully hardened resin on a winding support a basic insulation in the form of a resin-soaked thread winding layer and in the same, continuous Work step at least one layer of the wire winding with resin sheathing of its turns and covering by another resin-soaked thread winding layer is applied so that after hardening, all windings belonging to one leg form a compact winding block, the wire layers of which are in each case located between wound insulation layers and are preferably embedded in such a way in glass silk laminate layers are that the wire edges and curves and the spaces between the wire turns of the during the winding process still wet and then completely hardened insulating material are enclosed or filled.

Ein früheres Herstellungsverfahren für. Spulen von Trockentransformatoren ist in der OE-PS 258 406 angegeben. Danach wird die Drahtwicklung bei mäßiger Wärme mit dünnflüssigem Gießharz imprägniert und eine Mantelumhüllung in Form einer ebenfalls imprägnierten Bandage aufgebracht, welche rasch aushärtet und aus Windung an Windung anschließend oder leicht überlappend gewickeltem Glasfaserband besteht, daß eine mechanisch feste Schicht bildet und ein Ausfließen von noch nicht ausgehärtetemA previous manufacturing process for. Coils of dry-type transformers is specified in OE-PS 258 406. After that, the Wire winding impregnated with low-viscosity casting resin at moderate heat and a jacket in the form of a too impregnated bandage is applied, which hardens quickly and is wound from turn to turn or slightly overlapping There is a glass fiber tape that forms a mechanically strong layer and the outflow of what has not yet hardened

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Tränkharz aus dem Spuleninnenraum verhindern soll. Bei Beanspruchungen im Betrieb des Transformators bietet die schuppenartige Anordnung der Bandage, deren Bänder mit der Breitseite zur Spulenlängsachse stehen, keine große Festigkeit gegen axiale Kräfte, namentlich dann nicht, wenn das Harz bei höheren Temperaturen erweicht, wie sie während des Aushärteprozesses und möglicherweise auch im Betrieb auftreten. Da die Spule nur umhüllt ist, und der innige Verband mit den inneren Wickellagen fehlt, die samt Isolationen, Tragzylinfern usw. nur von ungefülltem Harz zusammengehalten werden, bleibt die mechanische und thermische Festigkeit der Wicklung gleich niedrig wie ohne eine solche Mantelumhüllung. Infolgedessen treten Schwunderscheinungen auf, und in der Wärme sind Formbeständigkeit, Schubmodul und weitere Kenngrößen jeweils gering.Is to prevent impregnating resin from the inside of the coil. In case of stress in the operation of the transformer offers the scale-like Arrangement of the bandage, the bands of which are broadside to the longitudinal axis of the reel, no great strength against axial forces, especially not if the resin softens at higher temperatures, such as those during the curing process and may also occur during operation. Because the coil is only covered, and the intimate association with the inner winding layers is missing, including insulation, support cylinders, etc. only from unfilled Resin are held together, the mechanical and thermal strength of the winding remains as low as without such a jacket covering. As a result, shrinkage occurs and in the heat, dimensional stability, shear modulus and other parameters are each low.

Im Kurzschlußfall werden die Wicklungen elektrischer Geräte durch Kontraktions-, Radial- und Verschiebungskräfte sehr stark beansprucht, dieeine Bewegung der Bauelemente, d.h. der Leiter, Isolationen und Abstützteile, bewirken, -tfas Beschädigungen hervorrufen kann und somit die Funktionstüchtigkeit gefährdet. Bei vergossenen Wicklungen wirken diese Kräfte, zu denen im Kurzschlußfall noch die Wärmedehnung kommt, auf den Gießharzkörper, welcher ständig wechselnden Beanspruchungen standhaltenIn the event of a short circuit, the windings of electrical devices become very strong due to contraction, radial and displacement forces that cause a movement of the components, i.e. the conductors, insulation and support parts, -tfas damage can cause and thus endanger the functionality. In the case of potted windings, these forces act on those im In the event of a short circuit, the thermal expansion still occurs on the cast resin body, which can withstand constantly changing loads

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muß. Man hat deswegen vorgeschlagen, das Gießharz mit Füllstoffen zu versehen, beispielsweise mit Quarzmehl, Glasschnitzeln, Glasmatten u.dgl. Dies vergrößert jedoch den Fertigungsaufwand, ohne eine allseitige Verbesserung zu bringen,.denn die Festigkeit bleibt insbesondere an den Stirnseiten gering und es ist ein relativ dicker Harzauftrag selbst dann erforderlich, wenn die Wicklungen zur Mitte bzw. axial unsymmetrisch auf den Kern gesetzt werden. An großen Harzansammlungen können beim Aushärten Gefügeveränderungen auftreten, es können Lunker- bzw. Risse entstehen, und die von warmen Stellen aus fortschreitende Härtung kann das Harz von den Leitern lösen.got to. It has therefore been proposed that the casting resin be filled with fillers to be provided, for example with quartz powder, glass chips, glass mats, etc. However, this increases the Manufacturing effort without an all-round improvement bring, because the strength remains especially on the front sides low and a relatively thick application of resin is required even when the windings are centered or axially be placed asymmetrically on the core. Structural changes can occur on large accumulations of resin during hardening, blowholes or cracks can occur, and the hardening progressing from hot spots can remove the resin from loosen the ladders.

Dieser Stand der Technik ist durch das Hauptpatent erfolgreich überwunden. Danach wird jede einzelne Wicklungslage durch Einwickeln in harzgetränkte Fadenwicke!schichten eingebettet, also gegen Feuchtigkeit geschützt, und nach dem Aushärten dieser Filament-Winding-Schichten sind die durch Glasseidelaminat verfestigten Wickellagen zu einem Verbundkörper vereinigt, der auch hohen mechanischen Beanspruchungen widersteht. Man erhält so kompakte Wicklungsblöcke, die Ober- und Unterspannungswicklung übereinandergewiekelt enthalten, mit Kühlkanälen versehen sind und zusammen mit einem Eisenkern ein- oder mehrlagig zu einem Trockentransformator aufgebaut werden können.This prior art has been successfully overcome by the main patent. After that, every single winding layer is wrapped embedded in resin-soaked thread vetch! layers, that is Protected against moisture, and after hardening these filament winding layers are solidified by glass fiber laminate Winding layers combined to form a composite body that can withstand high mechanical loads. You get so compact winding blocks, which contain high and low voltage windings angled one above the other, are provided with cooling channels and, together with an iron core, can be built up in one or more layers to form a dry-type transformer.

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Dem im Hauptpatent beschriebenen Vorschlage haftet jedoch noch als Nachteil an, daß die fertigen Spulen- oder Wicklungseinheiten nur für den Einsatz bei Trockentransformatoren vorgesehen sind und sich nicht ohne weiteres für andere Wicklungen verwenden lassen, z.B. für flüssigkeitsgekühlte Wicklungen, Luftdrosseln usw. Auch sind End-AbSchlüsse vorhanden, die als Ringkörper ausgebildet sind und die Wicklung axial abstützen sollen.However, the proposal described in the main patent is liable Another disadvantage is that the finished coil or winding units are only intended for use in dry-type transformers and cannot easily be used for other windings, e.g. for liquid-cooled windings, Air chokes, etc. There are also end seals. which are designed as an annular body and are intended to axially support the winding.

Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile früherer Vorschläge mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln mechanisch und elektrisch hochfeste Wicklungen zu schaffen, deren Pertigung verstärkt rationalisiert werden kann und die sich auch für andere als die bisher vorgesehenen Zwecke zuverlässig eignen. -It is an important object of the invention while avoiding the Disadvantages of previous proposals with simple and economical Means of creating mechanically and electrically high-strength windings, the production of which is being increasingly rationalized can and which are also reliably suitable for purposes other than those previously envisaged. -

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen den Wickellagen und/oder zwischen den Drahtwindungen Öffnungen freigehalten werden, namentlich durch zumindest vorübergehendes Einfügen von Distanzelementen, und daß die Stränge der gegebenenfalls gitteiförmigen Wadenwickelschichten am Umfang sowie stirnseitig schräg zu den Hauptbeanspruchungs-Eichtungen geführt werden. Während desIn a method of the type mentioned at the outset, according to the invention provided that openings are kept free between the winding layers and / or between the wire windings, namely by at least temporarily inserting spacer elements, and that the strands of the optionally gitteif-shaped Calf wrap layers on the circumference and at an angle to the front side Main stress directions are carried out. During the

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Wickelns können Anschlußstücke für Anzapfungen an vorbestimmten Stellen der betreffenden Wickellagen eingewickelt und mit der anschließenden Wadenwickelschicht eingebunden werden. Günstig ist es, wenn zum luft- und lunkerfreien Aufbringen der Wadenwickel schichten während des gesamten Herstellungsganges dosiert Wärme zugeführt wird.Windings, connection pieces for taps can be wrapped at predetermined points on the winding layers concerned and tied in with the subsequent layer of calf wrap will. It is beneficial if the calf compresses are applied with layers during the entire production process, so that they are free of air and voids dosed heat is supplied.

Die Erfindung erbringt dadurch beachtliche Vorteile. Wie gemäß dem Hauptpatent werden durch Einbetten der Drähte bzw. Wicklungen in die vorzugsweise aus Harz-Glas-Laminat bestehenden Wadenwickelschichten während ihres nassen Zustandes die Drähte und Wicklungen satt umschlossen und nach dem Aushärten unverrückbar festgehalten. Lunker und Harzmagerstellen werden durch Zuführen von dosierter Wärme während des gesamten Herstellungsganges zuverlässig vermieden. Der Harz-Glas-Verband bestimmt die Festigkeit der fertigen Wicklung, deren Glasfaden weitgehend in Richtung der Hauptbeanspruchungen verlaufen und diese daher aufnehmen, während das Harz überwiegend nur als Bindemittel dient. Infolgedessen ist es möglich, den Glasanteil im getränkten Fadenwickel höher zu wählen, als dies bisher beim herkömmlichen Füllstoff-Anteil möglich war. Außerordentlich vorteilhaft ist, daß die fertige Wicklung auch bei Temperaturen, die den Erweichungspunkt des Harzes überschreiten, gegen Zug-The invention thereby produces considerable advantages. How according to the main patent by embedding the wires or windings in the preferably made of resin-glass laminate Calf wrap layers the wires while they are wet and windings fully enclosed and held immovably after hardening. Blowholes and resin lean areas are through Supply of metered heat reliably avoided during the entire production process. The resin-glass association determines the strength of the finished winding, the glass threads of which run largely in the direction of the main stresses and these therefore take up, while the resin mainly only serves as a binder. As a result, it is possible to reduce the proportion of glass in the to choose soaked thread winding higher than was previously possible with the conventional filler content. Extraordinary It is advantageous that the finished winding, even at temperatures that exceed the softening point of the resin, against tensile

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und Schubkräfte äußerst widerstandsfähig ist; die Festigkeit ist um Größenordnungen besser als "bei den bisherigen Bauweisen.and thrust is extremely resilient; the strength is orders of magnitude better than "the previous construction methods.

Bei einer Wicklung der eingangs genannten Art sieht die Erfindung vor, daß zwischen den Wickellagen und/oder zwischen den Drahtwindungen Kühlspalte bzw. >-kanäle freigehalten sind, daß gegebenfalls vorhandene Distanzelemente den Wicklungsblock axial abstützen und daß die Stränge der FadenwicksiLschichten am Umfang sowie stirnseitig schräg zu den Hauptbeanspruchungs-Richtungen verlaufen. Vorzugsweise gehen die Fadenwickelschichten axial jenseits der zugehörigen Drahtlage in verjüngte, von den Distanzelementen axial überragte Endstücke über. Zumindest eine oder jede inn'ere Fadenwickelschicht kann ein Glasseidelaminatgitter sein. Zweckmäßig ist es ferner, wenn für Anzapfungen der Drahtwindungen Leiterstücke geeigneten Querschnitts auf die Drahtwindungen radial aufgesetzt und in die anschließende äußere Fadenwickelschicht eingebunden sind.In a winding of the type mentioned, the invention provides that between the winding layers and / or between cooling gaps or> channels are kept free for the wire windings, that possibly existing spacer elements the winding block axially support and that the strands of FadenwicksiLschichten on the circumference as well as on the face at an angle to the main stress directions get lost. Preferably, the thread winding layers go axially beyond the associated wire layer in tapered, end pieces protruding axially from the spacer elements. At least one or each inner thread wrap layer can be a glass silk laminate grid. It is also useful if for Taps of the wire windings Conductor pieces of suitable cross-section placed radially on the wire windings and integrated into the subsequent outer thread winding layer.

Eine solche Bauweise ist überaus vorteilhaft für Wicklungen der verschiedensten Art. Bereits beim Einwickeln in das Glaslaminat entsteht: nämlich die Endabstützung der Kupferlagen, deren Stirnseiten mit völlig ausreichender Festigkeit umfaßt und umschlossen werden, so daß ein Ausbilden besonderer End-Such a construction is extremely advantageous for windings of the most varied types. Already when wrapping in the glass laminate arises: namely the end support of the copper layers, the end faces of which encompass completely sufficient strength and are enclosed, so that the formation of special end

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ringe und eine stirnseitige Begrenzung der axialen Wicklungslänge nicht notwendig ist. Auch können äußere Preßteile gänzlich entfallen, was insbesondere für Luftdrosselspulenrings and a frontal limitation of the axial winding length is not necessary. External pressed parts can also be used Completely omitted, which is especially true for air chokes

■förderlich ist, die nun ohne magnetisches und metallisches Material zusammengehalten werden können. Herkömdicherweise mußten metallische Preßteile aus Festigkeitsgründen möglichst nahe an der Wicklung angebracht werden, so daß nicht nur die geforderte Induktivität verändert wurde, sondern auch hohe wirbelstrombedingte Verluste mit entsprechender Erwärmung auftraten. Weil Drosseln dieser Art häufig zusammen mit Kondensatoren verwendet und auf Resonanz abgestimmt werden, bewirkte die verringerte Spulengüte eine zusätzliche, sehr unerwünschte Dämpfung des Schwingkreises. Diese Nachteile sind durch die Erfindung vollständig behoben.■ is conducive to that now without magnetic and metallic Material can be held together. Usually Metallic pressed parts had to be attached as close as possible to the winding for reasons of strength, so that not only the required inductance was changed, but also high eddy current-related losses with corresponding heating occurred. Because chokes of this type are often used in conjunction with capacitors and tuned to resonate the reduced coil quality an additional, very undesirable damping of the resonant circuit. These disadvantages are due to the Invention completely resolved.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Aufbaues besteht in der Anordnung verbreiterter Kühlspalte, die ein gleichmäßiges, wirbelainnes Zu- und Abströmen des Kühlmediums ermöglichen, ohne daß die nach dem Stand der Technik notwendigen Abstützungen und Auflagen Strömungshindernisse bilden könnten. Die Kühlung ist bei großer Oberfläche sehr günstig; sie wird durch gegebenenfalls vorhandene Distanzelemente und deren Wärmeleitung noch verbessert. Der Harz-Glas-Verband nimmt die von Wickel-Ungenauigkeiten, TJnsymmetrien u. dgl. herrührenden Ver-Another advantage of the structure according to the invention consists in the arrangement of widened cooling gaps, which allow a uniform, swirling inflow and outflow of the cooling medium, without that the supports and supports necessary according to the prior art could form flow obstacles. The cooling is very cheap with a large surface; it is made possible by spacer elements that may be present and their heat conduction still improved. The resin-glass bandage eliminates winding inaccuracies, Asymmetries and similar

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schiebungskräfte auf, so daß die gegebenenfalls vorhandenen Distanzelemente, welche über die Drahtlagen axial vorstehen, im wesentlichen nur das Wicklungsgewicht zu halten haben.pushing forces on, so that any existing Spacer elements which protrude axially over the wire layers, essentially only have to hold the winding weight.

Noch ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich mühelos Anzapfungen vorsehen lassen, wie sie für die Spannungsumschaltung von Transformatoren, Drosselspulen u. dgl. erforderlich sein können. Ein vorzugsweise in die äußerste Lage eingesetztes Anschlußstück geeigneter Form talt beim Bewickeln der betreffenden Drahtlagen-Stelle die harzgetränkte Wadenwickelschicht, wobei die einzelnen Glasfaserstränge an radial überstehenden Teilen des AnschlußStückes vorbeilaufen.Yet another advantage of the invention is that taps can be easily provided as they are for the Voltage switching of transformers, reactors and the like may be necessary. One preferably in the extreme Position inserted connector of suitable shape talt when winding the relevant wire layer point the resin-soaked calf wrap, with the individual fiberglass strands attached Pass radially protruding parts of the connection piece.

Schließlich ist es nach der Erfindung auch möglich, in einfacher Weise offene Wicklungen zu erhalten, indem man als Fadenwickelschichten Glasseidenlaminatgitter benutzt und die Kühlkanäle gemäß Wicklungsprogramm freihält. Auch solche, insbesondere mit Flüssigkeiten kühlbare Wicklungen haben einen Verbundkörper von hoher elektrischer und mechanischer Festigkeit, die durch die Anzahl der Glasfaserstränge am Umfang und die geometrische Anordnung der stirnseitigen Bewicklung den jeweiligen Erfordernissen entsprechend eingestellt werden kann.Finally, according to the invention, it is also possible to obtain open windings in a simple manner by using layers of yarn winding Glass fiber laminate grids are used and the cooling channels are kept free according to the winding program. Even those, in particular Windings that can be cooled with liquids have a composite body of high electrical and mechanical strength, due to the number of glass fiber strands on the circumference and the geometric arrangement of the frontal wrapping the respective Can be adjusted according to requirements.

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-1 C^--1 C ^ -

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen: Further features, details and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. Show in it:

fig. Λ eine Draufsicht, mit teilweise weggebrochener Abdeckung, auf einen Teil einer erfindungsgemäßen Wicklung,fig. Λ a plan view, with the cover partially broken away, of part of a winding according to the invention,

Fig. 2 eine Axialschnittansicht entsprechend der Linie II-II in Pig. 1,Fig. 2 is an axial sectional view along the line II-II in Pig. 1,

Fig. 3 ein Schema der Beanspruchungskräfte in einer Wicklung, 3 shows a diagram of the stress forces in a winding,

ig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer herkömmlichen Drosselspule undig. Fig. 4 is a side view, partly in section, of a conventional one Choke coil and

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer Axialschnitt ansicht einer erfindungsgemäßen Drosselspule.5 shows an enlarged detail from an axial section view of a choke coil according to the invention.

Zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Wicklung wird auf einen Wickeldorn oder -körper 1 nach dem Wadenwickel- bzw. Filament-Winding-Verfahren eine harz ge tränkte Grundisolation 2 aufgebracht, auf nrelche nach dem Angelieren des Harzes die Drahtlage bzw. Kupferwicklung 3 noch im nassen Zustand des Harzes aufgewickelt wird. Die vorzugsweise nicht satt aneinanderliegendenTo produce a winding according to the invention, a Winding mandrel or body 1 according to the calf winding or filament winding process a resin soaked basic insulation 2 applied, on nrelche after the resin has gelled, the wire layer or copper winding 3 is wound up while the resin is still wet will. The preferably not close together

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Drähte drücken sich dabei in die Harz schicht ein und ihre Kanten werden auch von oben mit Harz umhüllt, wenn anschließend eine Deckschicht 4- aufgebracht wird. Bevorzugt sind die Schichten 2 und 4 aus Glasseidelaminat. Die Anzahl der Glasfaserstränge am Umfang und die stirnseitige Bewicklung werden nach der geforderten Festigkeit gewählt. Die in den aus Endstücken 5 bestehenden Wickelkopf einlaufenden Fäden sind fest in der Grundschicht 2 sowie in der Deckschicht "4- verankert und nach Anzahl, Querschnitt und Vorschub beim Einlauf so bemessen und angeordnet, daß sie die Beanspruchungskräfte der Wicklung im Betrieb aufnehmen können. Durch besondere Maßnahmen wie Zuführen von dosierter Wärme während des gesamten Herstellungsganges, Steuerung von Geschwindigkeit und Winkel des Fadeneinlaufs usw. werden die Isolationsschichten 2,4 nach der Erfindung luft- und lunkerfrei, so daß jede Wickellage in sich einen verfestigten Harz-Laminat-Verbundkörper bildet.Wires are pressed into the resin layer and their edges are also covered with resin from above, if afterwards a top layer 4- is applied. Layers 2 and 4 are preferably made of glass silk laminate. The number the glass fiber strands on the circumference and the frontal wrapping are selected according to the required strength. The in the out End pieces 5 existing winding head are incoming threads firmly anchored in the base layer 2 and in the top layer "4- and dimensioned and arranged according to number, cross-section and feed rate at the inlet in such a way that they absorb the stress forces the winding can take up in operation. Through special measures such as supplying dosed heat during the entire production process, control of speed and angle the thread inlet etc. are the insulation layers 2.4 after of the invention free of air and voids, so that each winding layer forms a solidified resin-laminate composite body.

Zur Ausbildung einer mehrlagigen Wicklung werden über die Deckschicht 4· Formstücke 7 feelegt bzw. eingewickelt, die als Distanzhalter dienen und Kühikanäle 6 bilden können. Ober die Formstücke 7 wird die nächste Grundisolation 2¹ der nächsten Drahtlage 3¹ "und der zugehörigen Deckschicht 4'wie oben beschrieben aufgebracht. Im Bedarfsfalle können dann wiederumIn order to form a multi-layer winding, molded pieces 7 are placed or wrapped over the cover layer 4, which serve as spacers and can form cooling channels 6. The next basic insulation 2 ^{1 of} the next wire layer 3 ¹ ″ and the associated cover layer 4 ′ are applied over the shaped pieces 7 as described above

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Tinter Einlage von Formstücken bzw. Distanzhaltern 7 weitere Wickellagen 8,9,10 bzw. 8',9',10' aufgebracht werden (Pig. 1 und 2).Tinter insert of fittings or spacers 7 more Winding layers 8,9,10 or 8 ', 9', 10 'are applied (Pig. 1 and 2).

Das Schema in Pig. 3 zeigt die Richtung von Beanspruchungen, die in der Wicklung eines elektrischen Geräts, beispielsweise eines Transformators, insbesondere im Kurzschlußfall auftreten. Kontraktionskräfte K versuchen, die Wicklung zu verkürzen; durch Kadialkräfte E werden innenliegende Wicklungsteile radial gedrückt und außenliegende Wicklungsteile radial nach außen beansprucht; YerSchiebungskräfte Y trachten, die Wickellagen axial zu versetzen. Herkömmlich hat man die Wicklungen durch Tränken mit Harzen oder Lacken zu verfestigen gesucht oder zusätzlich leitvorrichtungen außerhalb der Wicklung angebracht, um die Kur ζ Schlußbelastungen aufzunehmen. Pig. 4 zeigt eine solche Anordnung, bei der die Stromdurchflossene Wicklung W einer Drosselspule mittels einer Spannvorrichtung S zusammengehalten werden mußte. Diese Schwierigkeiten bestanden ebenso bei luft- wie bei flussigkextsgekuhlten Transformatoren, Drosselspulen u. dglcThe scheme in Pig. 3 shows the direction of stresses, which occur in the winding of an electrical device, for example a transformer, especially in the event of a short circuit. Contraction forces K try to shorten the winding; Due to radial forces E, inner winding parts become radial pressed and external winding parts stressed radially outward; Yer pushing forces Y strive, the wrapping layers axially offset. Traditionally, attempts have been made to solidify the windings by impregnating them with resins or lacquers, or additionally guiding devices attached outside the winding, to take up the cure ζ final loads. Pig. 4 shows a such an arrangement in which the current-carrying winding W of a choke coil is held together by means of a tensioning device S. had to become. These difficulties also existed with air-cooled as well as liquid-cooled transformers and choke coils and the like

Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten durch Bewickeln der Spulen mit GIasfasersträngen, wobei es gleichgültig ist, obThe invention overcomes these difficulties by winding the bobbins with strands of glass fiber, it does not matter whether

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einzelne Wickellagen verfestigt werden oder ganze, in sich starre Wicklungen. Fig. 5 läßt den Aufbau einer solchen Wicklung erkennen, wobei wiederum auf einem Wickeldorn 1 eine Grundisolation 2, eine Drahtlage 3 und eine Deckschicht aufgebracht sind und die beiden Schichten 2,4· an beiden axialen Enden zu Endstücken 5 zusammenlaufen, die im Querschnitt verjüngt bzw. dreieckförmig sind und so am Wicklungsende den Kühlspalt verbreitern, der von den anschließenden lOrmstücken bzw. Distanzhaltern 7 zur jeweils darüber befindlichen Wickellage 8,9,10 bzw. 8',9',10' mit entsprechenden Endstücken 11 bzw. 11' gebildet wird. Dank dieser Verbreiterung der Kühlspaltbzw. Kühlkanal-Eintrittsöffnung en ergibt sich eine gute Kühlung auch bei langen Wicklungen«, Wird eine Kühlflüssigkeit verwendet, so ist eine offene Bewicklung zweckmäßig wobei die inneren Isolationsschichten vorteilhaft aus einem (nicht gezeichneten) Glasseidelaminatgitter bestehen, das auch bei gasgekühlten Wicklungen Verwendung finden kann.individual winding layers are solidified or entire, inherently rigid windings. Fig. 5 leaves the structure of such Recognize winding, in turn on a winding mandrel 1 a basic insulation 2, a wire layer 3 and a cover layer are applied and the two layers 2, 4 converge at both axial ends to form end pieces 5 which are tapered in cross section or triangular and thus widen the cooling gap at the end of the winding, that of the adjoining lorm pieces or spacers 7 to the winding layer 8, 9, 10 or 8 ', 9', 10 'with corresponding end pieces 11 or 11 'is formed. Thanks to this widening of the cooling gap. Cooling duct inlet openings result in good cooling even with long windings «, If a cooling liquid is used, an open wrapping is advisable, whereby the inner insulation layers are advantageously made of a (not shown) There are glass fiber laminate grids, which can also be used for gas-cooled windings.

Die Drahtlagen oder Kupferwicklungen können aus Leitern verschiedenen Querschnitts bestehen, beispielsweise aus einem Re&teck- oder Eunddraht, breiten Blechbahnen, gebogenen Profilschienen u. dgl. Derartige Leiter können parallel zueinander oder in beliebiger Wickelanordnung und falls erforderlich mitThe wire layers or copper windings can consist of different conductors Cross-section consist, for example, of a re & teck or Eunddraht, wide sheet metal strips, curved profile rails Such conductors can be parallel to one another or in any desired winding arrangement and, if necessary, with

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ungleichem Querschnitt· der Einzeldrähte benutzt werden, wobei die Erfindung stets eine stabile Halterung der gesamten Wicklung gewährleistet. Die vorgesehene Wicklungsart eignet sich gleichermaßen beispielsweise für eine Unterspannungswicklung, bei der breite Blechbahnen radial übereinander gewickelt werden, und für Wicklungen, deren Windungen aus einzelnen, gebogenen Eechteckprofilschienen axial zusammengesetzt werden. Auch brauchen solche Wicklungen nicht aus Lagen mit axial nebeneinanderliegenden Drähten aufgebaut zu sein, sondern sie können eine beliebige andere Form aufweisen. Wesentlich ist, daß die Leiter jeweils zwischen Isolationsschichten durch Uaßwiekeln eingebettet, umhüllt und abgedeckt sind, so daß für die Verfestigung der gesamten Wicklung nur verhältnismäßig geringe Mengen ein und desselben Harzes benötigt werden und Schwund- · erscheinungen nicht auftreten. Dabei wird durch das Filament-Winding-Verfahren ein Verband von sich überkreuzenden Fäden oder Fasersträngen erzeugt, die unter gleichzeitigem Einbringen von Harz miteinanderverwebt werden und sich von Stirnseite zu Stirnseite in steilerem Winkel von beispielsweise 10 bis 60 zur Spulenlängsachse spannen. Der dadurch erzielte axiale Zusammenhalt erübrigt ein Pressen der Wicklung durch äußere Verspannung und/oder Tränken mit Imprägnierharzen. Die ausgehärteten Isolationsschichten sind z.B. mit 70% G-lasgehalt armiert.unequal cross-section · of the individual wires can be used, the invention always a stable support of the entire Winding guaranteed. The intended type of winding is equally suitable, for example, for a low-voltage winding, in which wide sheet metal strips are wound radially one above the other, and for windings whose turns consist of individual, bent Eechteckprofilschienen are assembled axially. Such windings do not need to be made up of layers with axially adjacent wires, but they do can have any other shape. It is essential that the conductors are interwoven between insulation layers are embedded, enveloped and covered, so that only relatively small for the solidification of the entire winding Quantities of one and the same resin are required and there are no shrinkage phenomena. This is done using the filament winding process a bandage of intersecting threads or fiber strands is produced, which are introduced at the same time are interwoven by resin and close together from the front Tension the end face at a steeper angle of, for example, 10 to 60 to the longitudinal axis of the bobbin. The resulting axial Cohesion makes it unnecessary to press the winding by external tensioning and / or soaking it with impregnating resins. The hardened Insulation layers are e.g. reinforced with 70% glass content.

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Jeder einzelne Glasfaserstrang ist im Axialteil der Wicklung fest verankert^ und die Endstücke jeder Wickellage umschließen zusammen mit Grund- und Deckschicht die Drahtwicklung vollkommen, so daß in einem einzigen Arbeitsgang ein stabiler Verbundkörper entsteht. Dieser ist frei von Belastungen durch Schrumpfspannungen und den bisher nicht vermeidbaren zusätzlichen Spannungen infolge von Temperatur änderungen im Betrieb. Es können auch nicht gießfähige Harze verwendet werden, z.B. bis zur Temperaturklasse H (180 ⁰C), und es lassen sich auch Leiter verwenden, die selbst keine großen Kräfte aufzunehmen vermögen, wie Seile u. dgl. .Each individual fiberglass strand is firmly anchored in the axial part of the winding ^ and the end pieces of each winding layer, together with the base and top layers, completely enclose the wire winding, so that a stable composite body is created in a single operation. This is free from stresses due to shrinkage stresses and the previously unavoidable additional stresses due to temperature changes during operation. It is also possible to use non-pourable resins, for example up to temperature class H (180 ^° C.), and it is also possible to use conductors which are not themselves capable of absorbing great forces, such as ropes and the like.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.All features and advantages of the invention that emerge from the claims, the description and the drawing, including Constructive details, spatial arrangements and procedural steps can be used both for themselves and in any combination be essential to the invention.

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Claims

Θ Process for the production of windings for electrical devices by applying basic insulation in the form of a resin-soaked thread winding layer, whereupon using one and the same resin, initially gelling, still wet during the winding process and finally cured throughout, in particular an epoxy resin, in the same, continuous operation at least one layer of the wire winding with resin coating of its turns and cover is applied by a further resin-impregnated thread winding layer, according to patent ... (patent application P 20 51 883.6-32), characterized in that openings between the winding layers and / or between the wire windings are kept free, namely by at least temporarily inserting spacer elements, and that the strands of the optionally latticed I thread winding layer are guided on the circumference and at the end at an angle to the main stress directions.

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2. The method according to claim 1, characterized in that that during the Wickeins connection pieces for taps at predetermined points of the winding layers concerned wrapped and tied in with the subsequent thread wrapping layer.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for air and cavity-free application the filament winding layers during the entire manufacturing process metered heat is supplied.

4. Winding for electrical devices, with wire windings that are applied in layers to a winding support and for Moisture protection in each case with insulating material, in particular between epoxy resin-containing thread winding layers, to one compact winding blocks are solidified and may contain spacer elements between the individual winding layers, according to patent .. <, (patent application P 20 51 883.6-32), characterized in that between the winding layers (2-4.8-10.8'-10 ') and / or between the wire windings (3 * 9.9 ') cooling gaps or channels (6) are kept free so that any spacer elements (e.g. 13) axially support the winding block and that the strands of the

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Thread winding layers (2, 4; 8, 10; 8 ', 1O ¹ ) run on the circumference and on the face at an angle to the main ^{directions of stress (K, E, V or T 1} ).

5. winding according to claim 4, characterized in that the thread winding layers (2,4- ·, 8,1Ο; 8 ', 1O ¹ ) axially beyond the associated wire layer (3; 9; 9 ^f ) in tapered, punched by the Di elements (7) axially protruding end pieces (5>11; 11 ') pass over.

6. winding according to claim 4 or 5 »characterized in that at least one or each inner thread winding layer (4-, 10,1O ¹ ) is a glass silk laminate grid.

7 · Winding according to one of claims 4 to 6, characterized in that conductor pieces of suitable cross-section for taps of the wire windings (3j9 »9 ') are placed radially on the wire windings and in the adjoining outer thread winding layer (4,10,1O ¹ ) are involved.

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