DE2541084B2 - Verfahren zur Herstellung einer im Wicklungsbereich freitragend ausgebildeten Spule - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer im Wicklungsbereich freitragend ausgebildeten Spule

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer im Wicklungsbereich freitragend ausgebildeten Spule nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 33 23 200 bekannt.
Aus dem DT-GM 17 65 479 ist es bekannt, zwischen äußere und innere Lagen der Wicklung eine nach dem Träufelverfahren hergestellte Spule ein Gewebe zu legen. Aus rler DT-GM 18 69 067 ist es bekannt, das Träufelmittel entlang der obersten Mantellinie auf diese zu träufeln. Aus der DT-AN F 10017 VHIc/Zig. -1.12. 55 ist es bekannt, daß die Lagen der Spulen gleichzeitig mit zwei parallellaufenden Wickeldrähten gewickelt werden.
Spulen, die im Wicklungsbereich freitragend ausgebildet sind, können zu verschiedenen Zwecken angewendet werden. Ein typischer Anwendungsfall ist dabei die Tauchspule bei einem Tauchspulenmotor. Hier besteht das Bestreben, sowohl die bewegte Masse der Tauchspule als auch den Dauermagnetwerkstoff des Motors zu verringern. Das wird z. B. dadurch ermöglicht, daß der Luftspalt, in dem die Tauchspule sich bewegt, möglichst klein ausgebildet wird. Dann muß der im Luftspalt bewegte Wicklungsbereich der Spule entsprechend gestaltet sein. Zweckmäßig ist es, in diesem Wicklungsbereich auf einen tragenden Spulenkörper zu verzichten.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer im Wicklungsbereich freitragend ausgebildeten Spule anzugeben, das einen geringen Aufwand erfordert.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Spule kann z. B. aus zwei Lagen bestehen. Zum Vergießen der Windungen dieser Lagen wird das bekannte Träufelverfahren verwendet, das z. B. mit
bestimmten Träufelharzen als Träufelmittel arbeitet. Um den Harztransport durch die äußere Lage zu erleichtern, ist es zweckmäßig, diese so zu wickeln, daß ein festgelegter Abstand zwischen den einzelnen Windungen besteht. Dieser Abstand kann z. B. 0,03 bis 0,06 mm betragen. Die Windungen der inneren Lage sind dagegen eng aneinanderliegend gewickelt. Beim Vergießen nach dem Träufelverfahren kann dann das Träufelmittel in ausreichender Menge zwischen den Windungen der äußeren Lage hindurchdringen und zur inneren Lage fließen. Die Saugwirkung der ohne Drahtabstand gewickelten inneren Lage bewirkt einen Harzfluß bis knapp unterhalb der Drahtberührungslinie. Dadurch erfolgt auch ein Verkleben der inneren Lage.
Die Abstände der Windungen der äußeren Lage kann mit Hilfe einer Abstandsrolle erzeugt werden, die während des Wickeins mit einer festgelegten Kraft, z. B. ION, auf die entstehende äußere Lage gedrückt wird. Am Umfang dieser Abstandsrolle sind Ri.len angebracht, die mit einer Teilung gleich dem Drahtdurchmesser plus dem Zwischenraum zwischen den Windungen versehen ist.
Um die kleinen Drahtabstände zwischen den Windungen der äußeren Lage einhalten zu können, ist es notwendig, daß diese mit gleichmäßiger Steigung und gleichbleibendem Kreuzungswinkel zu den Windungen der inneren Lage gewickelt wird. Dazu kann am Wickelanfang der inneren Lage an einem Kragen eines Spulenkörpers die Wicklungssteigung eingearbeitet sein. An diesem Kragen wird dann die erste Windung der inneren Lage angedrückt und somit ist eine gleichmäßige Steigung für die innere Lage vorgegeben.
An die letzte Windung der inneren Lage kann ein Umlenkring axial angedrückt werden, der die Windungen der inneren Lage aneinanderrückt und fixiert, damit beim Wickeln der äußeren Lage durch den Wickelzug des Wickeldrahtes die Windungen der inneren Lage nicht auseinandergeschoben werden. Außerdem kann der Umlenkring den Draht von der inneren Lage in die äußere Lage umlenken. Dazu kann der Umlenkring stirnseitig einen Kragen mit einer z. B. rechtsgängigen Steigung für die letzte Windung der inneren Lage haben. Der Kragen kann weiterhin so ausgebildet sein, daß in ihm z. B. eine linksgängige Steigung für eine gleichmäßige Steigung der ersten Windung der äußeren Lage eingearbeitet ist. Dann kann durch diesen Umlenkring die Steigung der äußeren Lage festgelegt weiden.
Der Wickeldraht der äußeren Lage hat durch den Wickelzug das Bestreben, sich in die Rillen der inneren Wicklung zu legen. Um dem entgegenzuwirken, ist es zweckmäßig, zwei Wickeldrähte parallel zu wickeln, wodurch der Kreuzungswinkel zwischen den Lagen vergrößert wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf die Spule,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Wicklung mit dem Spulenkörper,
F i g. 3 den Spulenkörper, der zum Wickeln auf einem Wickeldorn aufgebracht ist mit dem Umlenkring,
F i g. 4 den Spulenkörper,
F i g. 5 einen Ausschnitt aus dem Umlenkring,
F i g. 6 eine Vorderansicht des Umlenkringes, F i g. 7 eine Draufsicht auf den Umlenkring,
F i g. 8 eine Darstellung der Abstandsrolle.
Die in F i g. 1 dargestellte Spule besteht aus einem Spulenkörper 10 und einer freitragend ausgebildeten Wicklung 12. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Spule zwei Lagen. Wie F i g. 2 und F i g. 4 zeigen, erstreckt sich der Spulenkörper 70 durch ein kurzes Stück weit in die Wicklung hinein. Der übrige Bereich der Wicklung ist freitragend ausgebildet. Die Anschlüsse an die Windungen der Spule erfolgen über eine Nut 14 im Spulenkörper 10. Dabei zeigt sicii, daß jeweils zwei Drähte parallel auf der Spule gewickelt sind.
Einen Ausschnitt an der Stelle Z der Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Der Spulenkörper 10 besitzt dabei einen Kragen 16. An den Kragen 16 anliegend beginnt die erste Windung der inneren Lage 18. Die Windungen dieser inneren Lage 18 sind so gewickelt, daß sie eng aneinanderliegen. Über der inneren Lage 18 ist die äußere Lage 20 angeordnet. Die einzelnen Windungen der äußeren Lage 20 haben dabei einen festgelegten Abstand voneinander. Zwischen der äußeren Lage 20 und der inneren Lage 18 kann weiterhin ein Glasseidengewebe 22 liegen. Durch dieses Giasseidengewebe wird die Wicklung der Spule verstärkt. Außerdem kann das Glasseidengewebe 22 auf dem Kragen 16 festgeklebt werden. Dadurch wird die Verbindung von Wicklung zu Spulenkörper verstärkt. Die äußere Lage 20 ist zudem auf dem Kragen weitergewickelt.
Die einzelnen Windungen der äußeren Lage haben einen festgelegten Abstand voneinander, durch den das Träufelmittel, z. S. Epoxydharz, hindurchdringen kann. Das Träufelmittel ist mit 24 bezeichnet. Somit kann das Träufelmittel auch zur inneren Lage 18 gelangen, bei der es aufgrund der Saugwirkung dieser Lage in die Zwischenräume eindringt. Damit ist gewährleistet, daß die beiden Lagen der Spule einwandfrei vergossen werden können.
Im folgenden wird die Herstellung der Spule erläutert: Es ist möglich, zum Wickeln und Träufeln der Spule einen aus Segmenten bestehenden Wickeldorn zu verwenden, weil das Träufelmittel nur bis zur Berührungslinie der inneren Lage eindringt. Mit einem solchen Wickeldorn mit Segmenten kann eine exakt zylindrische Spule hergestellt werden. Durch ihn ist die maßliche Zuordnung von Spulenkörper und Wicklung gewährleistet. Ein solcher Wickeldorn ist in Fig. 3 gezeigt. Auf dem Wickeldorn 26 wird auf dessen einen Seite der Spulenkörper 10 aufgeschoben. Auf seiner anderen Seite wird ein Umlenkring 28 angeordnet. Der Wickeldorn 26 wird mit Hilfe einer Kegelscheibe 30 radial aufgeweitet. Durch Herausziehen dieser Kegelscheibe 30 kann die fertige Spule sehr leicht von dem Wickeldorn 26 gelöst werden.
Der Wicklungsanfang der zweilagigen Spule befindet sich am Spulenkörper 10 (Fig. 1). In der Nut 14 im Spulenkörper 10 wird der Wickeldraht zur Wicklung 12 herausgeführt. Die erste Windung der inneren Wicklung liegt am Kragen 16 des Spulenkörpers 10 an (Fig. 2). Dieser Kragen ist mit einer Wicklungssteigerung von z.B. 2mm versehen. Aus Fig.4 kann dies erkannt werden. Die Steigung ist abhängig vom Durchmesser des Wickeldrahtes. Es ist in F i g. 4 gezeigt, daß das Ende des Kragens 16 den durch die beiden Pfeile gekennzeichneten Abstand hat. Mit Hilfe dieser Gestaltung des Kragens des Spulenkörpers 10 wird die Steigung der an dem Kragen anliegenden inneren Lage festgelegt. Es wird damit eine gleichmäßige Wicklungssteigerung erreicht. Gewickelt wird im Ausführungsbeispiel mit zwei parallelen Drähten. Dies bringt eine Halbierung der Wickelzeit und zudem einen größeren Kreuzunes-
winkel der inneren zur äußeren Lage mit sich, durch den die Herstellung einer gleichmäßigen Steigung in der äußeren Lage erleichtert wird. Damit entstehen zwar zwei Spulen, die jedoch nach dem Wickeln in Reihe geschaltet werden können.
Die innere erste Lage der Spule wird also ausgehend von dem Spulenkörper 10 zuerst gewickelt. Dabei werden die einzelnen Windungen der inneren Lage fest aneinandergedrückt, so daß kein Abstand zwischen den Windungen entsteht. Die Wicklung dieser Lage sei zum Beispiel rechtsgängig. Ist mi* der inneren Lage die geforderte Spulenlänge erreicht, so werden die Wicklungsdrähte mit Hilfe eines entsprechend geformten Umlenkringes 28 in die äußere Lage übergeführt.
Dieser Umlenkring ist in seiner Vorderansicht in Fig.6, in einer Draufsicht in Fig. 7 dargestellt, einen Ausschnitt zeigt die F i g. 5.
Der Umlenkring 28 enthält einen Kragen 32. Dieser ist so gestaltet, daß er z. B. eine rechtsgängige Steigung für die letzte Windung der inneren Lage und darüber eine linksgängige Steigung für die erste Windung der äußeren Lage enthält. Der Umlenkring 28 wird gegen die letzte Windung der in inneren Lage geschoben, so daß er mit seinem Kragen an der letzten Windung anliegt, und zwar mit dem Teil, in dem die rechtsgängige Steigung eingearbeitet ist. Durch eine Lücke 34 im Kragen 32 läuft dann der Wicklungsdraht aus der inneren Lage 18 zur äußeren Lage 20. Da nun in den Kragen die Steigung der äußeren Wicklung eingearbeitet ist, wird an den Kragen anliegend die erste Windung der äußeren Lage gewickelt. Somit wird deren Steigung ebenfalls festgelegt.
Das Überführen der inneren Lage zur äußeren Lage mit Hilfe des Umlenkringes 28 zeigen besonders gut Fig.6 und 7. In Fig. 7 ist an dem Kragen 32 in strichpunktierter Ausführung der Verlauf der Steigung der letzten Windung der inneren Lage dargestellt und in gestrichelter Ausführung der Verlauf der Steigung der ersten Windung der äußeren Lage.
Vor dem Wickeln der äußeren Lage wird das Glasseidengewebe 22 aufgelegt und mit dem Spulenkörper 10 verklebt.
Beim Wickeln der äußeren Lage werden zwischen den Windungen Abstände von ungefähr 0,03 bis 0,06 mm erzeugt. Durch diese Abstände zwischen den einzelnen Windungen ist es erst möglich, ein Eindringen des Träufelmittels in die Wicklungen zu erreichen. Diese Abstände werden mit Hilfe einer Abstandsrolle 36 erzeugt, die in F i g. 8 dargestellt ist. Am Umfang dieser Abstandsrolle 36 sind Rillen 38 eingedreht, deren Teilung sich zusammensetzt aus dem Drahtdurchmessei plus dem gewünschten Zwischenraum zwischen der einzelnen Windungen. Der Einlauf des Wickeldrahtes erfolgt an der vordersten Rille, die dahinterliegender Rillen dienen zur Rollenführung.
Die Abstandsrolle 36 wird mit einer Kraft von etwa 10 N auf die entstehende äußere Wicklung aufgedrückt In der vordersten Rille läuft dann der Wickeldraht, und zwar zwischen der Abstandsrolle 36 und der inneren Wicklung hindurch. In den übrigen Rillen der Abstandsrolle 36 liegen Windungen der bereits gewickelten äußeren Lage. Dadurch wird der Abstand zwischen den zu wickelnden Windungen durch den Abstand der Rillen in der Abstandsrolle festgelegt.
Auf diese Weise wird die äußere Lage gewickelt, und zwar so lange, bis das Ende des Kragens 16 des Spulenkörpers 10 erreicht ist.
Anschließend erfolgt das Vergießen der Wicklung der Spule, und zwar nach dem bekannten Träufelverfahren.
Dazu kann der Wickeldorn mit der fertig gewickelten Spule auf ca. 120°C vorgewärmt und getrocknet werden. Bei stillstehendem Wickeldorn wird das Träufelmittel entlang der obersten Mantellinie geträufelt. Diese Stelle kann z. B. die Stelle 40 der F i g. 1 sein.
Durch die Wärme der Wicklung wird das Träufelmittel sehr dünnflüssig und dringt daher rasch in die Wicklung ein. Das aufgebrachte Träufelmittel wird dabei vollständig von der Wicklung aufgesaugt. Dieser Träufelvorgang kann mehrmals über den Umfang der Spule wiederholt werden. Durch Abwischen der Oberfläche der Wicklung bei sich drehendem Wickeldorn kann eine gleichmäßige Spulenoberfläche erzielt werden.
Gleichzeitig mit dem Aufbringen des Träufelmittels setzt durch die Erwärmung ein Geliervorgang ein.
Durch Wärmezufuhr kann dieser Geliervorgang beschleunigt werden, da während des Träufelvorganges der Wickeldorn abkühlt. Anschließend wird die Spule im Ofen bei z. B. 120° C ausgehärtet.
Nach der Aushärtung wird der Wickeldorn auf Raumtemperatur abgekühlt. Zur Trennung der Spule von dem Wickeldorn wird der Wickeldorn zerlegt. Zunächst wird der Umlenkring 28 abgezogen und dann die Kegelscheibe 30 aus dem Wickeldorn herausgezogen. Anschließend können die Wickeldornsegmente aus der Spule herausgezogen werden. Im Ausführungsbeispiel ist dargelegt und gezeigt, wie eine zylindrische Spule hergestellt werden kann. Nach dem dargelegten Herstellungsprinzipien können aber auch Spulen mit anderen Querschnittsformen erzeugt werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung einer im Wicklungsbereich freitragend ausgebildeten Spule, insbesonde- re für Tauchspulen für Tauchspulenmotoren, bei dem nach dem Wickeln die Spule nach dem Träufelverfahren mit einem Träufelmittel, z. B. Epoxydharz, vergossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der ersten inneren Lage (18) der Spule mit einer ersten gleichmäßigen Wicklungssteigung und eng aneinanderliegend gewickelt werden, daß anschließend an die Herstellung der ersten Lage (18) die nächsten, darüberliegenden Lagen (20) mit gleichmäßiger Steigung und durch einen festgelegten Abstand voneinander getrennten Windungen mit einer zweiten Wicklungssteiffung gewickelt werden und daß dann nach dem Träufelverfahren das Träufelmittel (24) auf die äußerste Lage (20) der Wicklungen aufgetragen M wird, von dort zwischen den Windungen der äußeren Lage (20) wegen des Abstandes der Windungen hindurchdringt bis zur inneren Lage (18), deren Windungen es aufgrund der Saugwirkung ebenfalls umfließt, so daß ein Vergießen aller Lagen ermöglicht wird.
2. Verfahren, bei dem die Spule zwei Lagen enthält nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß am Kragen (16) eines Spulenkörpers (10) der Spule am Kragen anliegend die innere Lage (18) der Spule zu wickeln begonnen wird und mit der ersten Wicklungssteigerung gewickelt wird, daß bei Erreichen der gewünschten Wicklungslänge mit Hilfe eines Umlenkringes (28) von der inneren Lage auf die äußere Lage (20) übergegangen wird und die äußere Lage (20) auf die innere Lage mit der entgegengesetzten zweiten Wicklungssteigerung gewickelt wird bis die Windungen der äußeren Lage (20) auf den Kragen (16) des Spulenkörpers (10) auftreffen und daß die äußere Lage (20) auf dem Kragen (10) weitergewickelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Kragens (16) des Spulenkörpers (10) mit der ersten Steigung versehen wird und daß die erste Windung der inneren Lage (18) an diesem Ende angelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an das Ende der inneren Lage (18) ein Umlenkring (28) geschoben wird, der einen Kragen (32) mit der zweiten Wicklungssteigung hat, x an dem die erste Windung der äußeren Lage (20) angelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (32) des Umlenkringes (28) weiterhin so ausgebildet wird, daß ein Teil des Kragens (32) eine Steigung entsprechend der ersten Wicklungssteigung hat, daß an diesem Teil des Kragens die letzte Windung der inneren Lage (18) angelegt wird und daß der Wicklungsdraht von der inneren Lage (18) durch eine Lücke (34) im Kragen (32) zur äußeren Lage (20) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Wickeln der inneren Lage (18) auf diese ein Glasseidengewebe (22) gelegt wird, und zwar so, daß es auf dem Kragen (16) des Spulenkörpers (10) aufliegt und daß erst dann die äußere Lage (20) gewickelt wird, so daß das Glasseidengewebe (22) zwischen der äußeren und
der inneren Lage angeordnet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasseidengewebe (22) mit dem Kragen (16) des Spulenkörpers (10) verklebt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Windungen der äußeren Lage (20) mit Hilfe einer Abstandsrolle (36) festgelegt wird, die mit Rillen (36) von einer Teilung versehen ist, die gleich dem Drahtdurchmesser des Wickeldrahtes plus dem gewünschten Abstand der Windungen der Wicklung ist, und daß die Abstandsrolle (36) beim Wickeln der äußeren Lage auf die entstehende äußere Lage aufgedrückt wird, so daß der Wickeldraht durch die Rillen der Abstandsrollen hindurchläuft, wobei zur Rol'enführung in weiteren Rillen der Abstandsrolle bereits gewickelte Windungen laufen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Träufelmittel (24) entlang der obersten Mantellinie der Spulenwicklung auf diese geträufelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen der Spulen gleichzeitig mit zwei parallel laufenden Wickeldrähten gewickelt werden.
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