DE2541670A1

DE2541670A1 - Spule mit kunstharzpackung

Info

Publication number: DE2541670A1
Application number: DE19752541670
Authority: DE
Inventors: Masatake Akao; Takashi Shibano; Kazuo Yamashita; Yoshikazu Yokose
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-09-19
Filing date: 1975-09-18
Publication date: 1976-04-01
Also published as: FR2285693B1; CA1051986A; GB1525745A; DE2541670C2; FR2285693A1

Description

RATF.^TANWALTEZ A. 3RÜNECKER

H. KlNKELDEY

DR-ING

2541670 ^W< STOCKMAlR

L. W ¹T IWfV DR-ING /taetCALTECH

DR-ING' A.E ICALTECHI

K. SCHUMANN

DR HER NAT. · DlPL-PHVS

P. H. JAKOB

DIPL-INa

G. BEZOLD

DR RERIMAT. ■ DlPL-CHEM

MÜNCHEN

E. K. WEIL

DR RER CECINU

MÜNCHEN 22

MAXlMlLlANSTFiASSE 43

LINDAU

P 9621 18. Sept. 1975

Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
1006, Oaza Kadoma, Kadoma-shi, Osaka, Japan

Spule mit Kunstharzpackung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spule mit Kunstharzpackung für die Verwendung in elektrischen Anlagen.

In Kunstharz eingebettete Spulen sind an sich nicht neu. Bekannte Spulen dieser Art enthalten einen Wickel aus mehreren Windungen eines elektrisch leitenden Drahts etwa aus

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TELEFON (OeS)as 98 Θ2 TELEX OO - 39 3SO TELEGRAMME MONAPAT

Kupfer, Eisen oder Aluminium. Die Drahtwindungen haben die Gestalt eines Bündels und die beiden Enden des Drahts stehen außen hervor, so daß die Spule elektrisch anschließbar ist.Die aus den Drahtwindungen gebildeten Bündel sind außen von einer Schicht aus elektrisch isolierendem Kunstharz umgeben, welche im Spritzguß- oder Formgußverfahren aufgebracht ist.

Bei der Verwendung einer solchen Spule in einer elektrischen Freiluftanlage ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten der Kunstharzschicht und der Drahtwindungen beträchtliche Spannungen innerhalb der Kunstharzschicht, welche 'zur Rißbildung in dieser Schicht führen können und damit die Leistungsfähigkeit der Spule beeinträchtigen. Dieser Nachteil läßt sich zwar dadurch beseitigen, daß man für die Kunstharz schicht ein Kunstharz mit einem relativ großen Zusatz von pulverförmigen anorganischen Füllstoffen verwendet. Die Füllstoffe dienen dabei dazu, den Wärmedehnungskoeffizienten des Kunstharzes dem der Drahtwindungen anzugleichen oder anzunähern. Dadurch läßt sich zwar das Auftreten der durch die unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten verursachten Spannungen in der Kunstharzschicht vermeiden, die physikalische Festigkeit der Kunstharzschicht wird dadurch jedoch i_n einem solchen Maße beeinträchtigt, daß die Spule insgesamt eine höhere elektrische Belastung nicht mehr aushält. Außerdem läßt sich auch bei Verwendung von mit Füllstoffen versetztem Kunstharz die Bißbildung in der Kunstharz schicht nicht gänzlich vermeiden, so daß die fertige Spule noch immer anfällig für Beschädigungen und Leistungsminderung ist.

In bezug auf die Fertigung ist zu beobachten, daß das für die Kunstharzschicht verwendete, zunächst flüssige Harz durch den Zusatz der Füllstoffe eine erhöhte Viskosität erhält, so daß das Umgießen der Drahtwindungen längere Zeit. . · beansprucht. Außerdem können bei der Herstellung der Kunst-

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harzschicht Hohlräume entstehen, so daß die Schicht dann nicht die geforderten elektrischen Eigenschaften hat.

Solange die Temperaturen, denen die Spule bei ihrer Verwendung ausgesetzt ist, unterhalb der Erweichungstemperatur des Kunstharzes in der Kunstharzschicht liegen, können die Wärmedehnungskoeffizienten des für die Spule verwendeten Drahts und des Kunstharzes einander im wesentlichen gleich sein. Treten in der Spule jedoch über dem Erweichungspunkt des Kunstharzes liegende Temperaturen auf, dann vergrößert sich der Wärmedehnungskoeffizient des Kunstharzes, während der des Drahts in der Spule im wesentlichen unverändert bleibt. Der so entstandene Unterschied der Wärmedehnungskoeffizienten führt wiederum zu erheblichen Spannungen in der Kunstharzschicht. Somit ergibt sich, daß bekannte Spulen der genannten Art ungenügend widerstandsfähig gegen Rißbildung sowie gegenüber Temperaturänderungen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine von den angeführten Mängeln freie kunstharzgeschützte Spule zu schaffen, welche auch unter ungünstigen Bedingungen und bei hoher elektrischer Belastung nicht zur Rißbildung neigt, hervorragende elektrische Eigenschaften sowie Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen hat und dementsprechend betriebssicher ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung gelöst durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen einer Spule.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer kunstharz ge schützt en Spule in einer bekannten Ausführung,

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Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Schrägansicht eines Drahtwickels für eine erfindungsgemäße Spule mit einer Bewicklung aus im wesentlichen parallelen Windungen eines hochfesten Fasermaterials,

Fig. 4- eine Teil-Schrägansicht eines Drahtwickels mit einer Bewicklung aus einander kreuzenden Windungen aus hochfestem Fasermaterial,

Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Ansicht eines Drahtwickels mit einer Bewicklung aus einander überlappenden Windungen eines Bands aus hochfestem Fasermaterial,

Fig. 6 eine Fig. 2 entsprechende Schnittansicht einer erfindungsgemaßen Spule,

Fig. 7 eine vergrößerte Teilansicht von Fig. 6 zur Darstellung des mehrschichtigen Aufbaus einer Kunstharζschicht,

Fig. 8 und 9 verschiedene Verfahren für die Fertigung einer erfindungsgemaßen Spule und

Fig. 10 bis 14 Schnittansichten von verschiedenen Ausführungsformen erfindungsgemäßer Spulen.

In der Zeichnung sind gleiche Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die in Fig. 1 und 2 gezeigte bekannte Spule 1 hat eine Wicklung aus mehreren Windungen eines elektrisch leitenden isolierten DrahiiB 2 etwa aus Kupfer, Eisen oder Aluminium. Die beiden hervorstehenden Enden 4 der Drahtwicklung bilden Anschlüsse für die Spule. Die zu einem Bündel geformten Drahtwindungen 2 sind außen von einer Schicht 3 aus elektrisch isolierendem

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Kunstharz umgeben, welche im Spritzguß- oder Formgießverfahren hergestellt ist. Diese bekannte Anordnung weist die eingangs erörterten Mängel auf.

In Pig. 3 bis 5 erkennt man jeweils einen Spiralwickel 5 aus mehreren Windungen eines isolierten Drahts. Der Wickel 5 ist mit einer Bewicklung 6 aus einem hochfesten Fasermaterial, beispielsweise aus Glasfaser, versehen.

In Fig. 3 ist das Fasermaterial 6 in im wesentlichen parallelen Windungen um das aus den Drahtwindungen 2 gebildete Bündel gelegt, während die Windungen des Fasermaterials in der Ausführung nach Fig. 4- einander überkreuzend um das aus den Drahtwindungen gebildete Bündel gewickelt sind. In der Ausführung nach Fig. 5 ist ein aus dem hochfesten Fasermaterial gebildetes Band 6 in einander überlappenden Windungen um die Drahtwindungen des Spulenwickels 5 gelegt. In der praktischen Ausführung können die in Fig. 3 bis 5 gezeigten Bewicklungsarten wahlweise miteinander kombiniert werden. In anderen Ausführungsformen können die Windungen des Fasermaterials 6 parallel zu den Drahtwindungen des Spulenwickels 5 verlaufen und wahlweise mit anderen Bewicklungsarten, etwa den in Fig. 3 bis 5 gezeigten, kombiniert sein.

Anstelle einer geschlossenen Bewicklung kann der Spulenwickel 5 entlang den äußeren Drahtwindungen 2 eine Lage aus ungeordneten, mehr oder weniger verfilzten hochfesten Fasern erhalten, ohne daß dadurch die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Spule beeinträchtigt werden.

Für das hochfeste Fasermaterial 6 eignet sich solches aus Glas, Kohlenstoff, Bor, Silika, Tonerde und/oder dem Werkstoff "Kevlar" der Firma DuPont. Das Fasermaterial 6 kann in Form von Fas er st rängen, wie in Fig. 3 und 4- dargestellt, nach Art von Fig. 5 in Form eines Bands, in Form eines Gewebes, eines nicht gewebten Tuchs einer Matte od. dergl. mehr verarbeitet werden.

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Der aus den gebündelten Windungen 2 gebildete und mit dem hochfesten Fasermaterial 6 umhüllte Spulenwickel wird in einer Unterdruckatmosphäre mit einem Kunstharz getränkt, so daß das Kunstharz in die Hohlräume zwischen den Drahtwindungen 2 eindringen kann. Nach dem Verfestigen des Kunstharzes ist der Spulenwickel dann entlang den äußeren Drahtwindungen 2 des Bündels von einer porenfreien, faserverstärkten Kunstharzschicht umgeben.

Die elektrisch isolierende Kunstharzschicht kann auch unter Anwendung anderer Verfahren, etwa der in Fig. 8 und 9 dargestellten, hergestellt werden. Dabei wird das hochfeste Fasermaterial 6 zunächst mit einem noch nicht verfestigten Kunstharz getränkt und dann um die äußeren Windungen 2 des Spulenwickels 5 gewickelt, worauf man das Kunstharz dann verfestigen läßt. Das vorher mit dem Kunstharz getränkte Fasermaterial bildet dann eine Verstärkung für die isolierende Kunstharzschicht. Das in den Verfahren nach Fig. 8 und 9 verwendete Kunstharz kann wahlweise auch Füllstoffe enthalten.

In dem Verfahren nach Fig. 8 wird das Fasermaterial 6 durch einen Behälter 12 mit einer Kunstharzlösung 13 hindurchgeführt, dabei mit dem Kunstharz getränkt und dann um die gebündelten Windungen des Spulenwickels 5 gewickelt. Beim Aufwickeln auf die Windungen des Spulenwickels 5 wird das mit dem Harz getränkte Fasermaterial 6 unter einer vorbestimmten Zugspannung gehalten, so daß überschüssige Kunstharzlösung 13 sowie darin vorhandene Hohlräume ausgepreßt werden. Auf diese Weise erhält man eine äußerst dichte Isolierschicht 8 aus Kunstharz um die gebündelten Windungen des Spulenwickels 5 herum.

In dem Verfahren nach Fig. 9 wird das Fasermaterial 6 vor dem Aufwickeln auf die gebündelten Windungen des Spulenwickels 5 zwischen zwei Walzen 14, 15 hindurchgeführt. Die

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obere der beiden drehbar gelagerten Walzen 14-, 15 liegt unter einem Austrittsschlitz im Boden eines Behälters 12 für flüssiges Kunstharz, so daß dieses durch den Schlitz 16 hindurch auf die Walze 14- gelangt und von dieser auf das Fasermaterial 6 aufgebracht wird. Durch entsprechende Einstellung der von den Walzen 14- und 15 auf das Fasermaterial 6 ausgeübten Haltekraft läßt sich dieses unter einer vorbestimmten Spannung halten, mit welcher es dann auf die gebündelten Windungen des Spulenwickels 5 aufgewickelt wird, um eine äußerst dichte Isolierschicht 8 aus Kunstharz zu bilden. Aufgrund der während des Aufwickeins auf das Fasermaterial 6 ausgeübten Zugspannung werden überschüssiges Kunstharz sowie im Kunstharz enthaltene Hohlräume ähnlich wie bei dem Verfahren nach Pig. 8 wirksam ausgepreßt.

Ohne eine genaue Steuerung der auf das Fasermaterial 6 ausgeübten Zugspannung ist jedoch das vollständige Entfernen aller in der Isolierschicht 8 vorhandenen Hohlräume ziemlich schwierig. Das Aufwickeln des vorher mit dem Kunstharz getränkten Fasermaterials 6 geschieht daher vorzugsweise auch in diesem Falle in einer Unterdruckatmosphäre.

Zum Aufwickeln des mit einem Kunstharz getränkten Fasermaterials können auch andere Verfahren angewendet werden. In einem solchen Verfahren wird das Fasermaterial mit einem bei Umgebungstemperatur festen, schmelzflüssigen Kunstharz getränkt und auf das aus den Windungen des Spulenwickels 5 gebildete Bündel aufgewickelt, worauf das Kunstharz dann erstarrt. In einem anderen Verfahren wird das Kunstharz vor dem Aufbringen auf das Fasermaterial 6 mit einem Härter versetzt und dann in einem etwa halb verfestigten Zustand verarbeitet.

In der in Fig. 6 gezeigten Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen kunstharzgeschützten Spule erkennt man die zu einem Bündel geformten Windungen 7 des Spulenwickels 5

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und die in vorstehend beschriebener Weise gebildete Isolierschicht 8,

In der Ausführung .nach Fig. 7 erkennt man eine aus drei Lagen aufgebaute Isolierschicht 8.

Da die Isolierschicht 8 jeweils aus einem Kunstharz, dessen Wärmedehnungskoeffizient größer als der der Drahtwindungen des Spulenwickels 5 ist, und einem hochfesten Fasermaterial, beispielsweise Glasfaser besteht, dessen bzw. deren Wärmedehnungskoeffizient kleiner ist als der der Drahtwindungen, läßt sich der Gesamt-Wärmedehnungskoeffizient der Isolierschicht 8 dem der Drahtwindungen des Spulenwickels 5 weitgehend angleichen. Selbst wenn bei Verwendung der fertigen Spule in einer elektrischen Freiluft-Anlage aufgrund von unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten Spannungen in der Isolierschicht 8 auftreten, behält die aus dem mit hochfestem Fasermaterial verstärkten Kunstharz gebildete Isolierschicht eine sehr hohe Festigkeit. Dies trifft sowohl bei sehr tiefen Temperaturen sowie bei normaler Umgebungstemperatur als auch bei über dem Erweichungspunkt des verwendeten Kunstharzes liegenden Temperaturen zu, so daß in der Isolierschicht 8 keine nennenswerte Rißbildung auftritt. Bei der Verwendung beispielsweise von Glasfasersträngen als Fasermaterial und einem Epoxidharz zum Tränken desselben hat die Isolierschicht 8 bei normaler Umgebungstemperatur eine ca. fünfmal und bei 150 bis 200 ⁰C eine ca. fünfzehnmal höhere Festigkeit als eine allein aus Epoxidharz ohne Faserverstärkung hergestellte Isolierschicht.

Somit ergeben die in vorstehend beschriebener Weise mit der Isolierschicht 8 umgebenen Windungsbündel 7 in den Ausführungen nach Fig. 6 und 7 sehr betriebssichere Spulen, welche aufgrund ihrer Temperaturunempfindlichkeit und Dank ihren kompakten Abmessungen für die Verwendung in hoch belasteten elektrischen Anlagen geeignet sind.

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Da ferner bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Spule ein Kunstharz von sehr niedriger Viskosität verwendet werden kann, läßt sich die für das Imprägnieren aufgewendete Zeit erheblich verkürzen, ohne daß, etwa durch das Vorhandensein von Hohlräumen, schwache Stellen in der fertigen Spule entstehen.

Die beschriebenen Verfahren, bei denen das Fasermaterial zuerst auf das Windungsbündel 7 des Spulenwickels 5 aufgebracht und dann mit Kunstharz getränkt wird bzw. zuerst mit dem Kunstharz getränkt und dann auf das Windungsbündel aufgewickelt wird, ermöglichen in jedem Falle die Herstellung einer dichten, die Windungen 7 des Spulenwickels 5 umgebenden Isolierschicht 8 mit einer gleichmäßig verteilten Verstärkung aus langfaserigem, hochfestem Fasermaterial.

Wie vorstehend bemerkt, zeigt die in Fig. 6 dargestellte Spule ein sehr günstiges Betriebsverhalten. Bei der Herstellung einer solchen Spule besteht jedoch die Möglichkeit, daß sich die Windungen 7 des Spulenwickels 5 nicht durchgehend stoffschlüssig mit der faserverstärkten Isolierschicht verbinden bzw. daß sich zwischen den Windungen 7 und der faserverstärkten Isolierschicht 8 eine allein aus dem Kunstharz bestehende Schicht ausbildet. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das aus den Windungen 7 des Spulenwickels gebildete Bündel eine rechteckige oder quadratische Querschnitt sform hat und/oder wenn der für die Windungen verwendete Draht einen runden Querschnitt hat, da das Fasermaterial dann die zwischen den Windungen vorhandenen Lücken nicht vollständig auszufüllen vermag, so daß diese dann allein mit dem Kunstharz ausgefüllt werden.

Während nun elektrische Leiterdrähte aus Aluminium oder Kupfer einen Wärmedehnungskoeffizienten von ca. 2,2 χ 10"" ^ bzw. 1,6 χ ΊΟ"-⁷ haben, beträgt der Wärmedehnungskoeffizient etwa von Epoxidharz bei Zimmertemperatur 5 x ΊΟ*"-⁵ cm/cm/°C

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und bei 150 bis 200 ⁰C 5 x 10"^ cra/cm/°C. Bildet sich also in vorstehend beschriebener V/eise eine allein aus dem Kunstharz bestehende Zwischenschicht aus, so ergeben sich bei erhöhten Temperaturen im Gebrauch der Spule beträchtliche Spannungen in dieser Zwischenschicht, welche zur Rißbildung führen können. Im Bereich der so entstandenen Eisse können beim Anlegen von hohen Spannungen an die Spule Koronaentladungen auftreten, wodurch sich die Lebensdauer der Spule verkürzt. Diese Nachteile lassen sich mit einem Aufbau der Spule gemäß den in Pig. 10 und 11 gezeigten Ausführungsbeispielen vermeiden.

In der Ausführung nach Fig. 10 ist zwischen den gebündelten Windungen 7 des Spulenwickels 5 und der faserverstärkten Isolierschicht 8 eine Zwischenschicht 9 aus einem Material mit einem relativ niedrigen, im Bereich von dem des für den Spulenwickel 5 verwendeten Drahts liegenden Wärmedehnungskoeffizienten gebildet. In einer Reihe von Versuchen wurde ermittelt, daß das für die Zwischenschicht 9 verwendete Material vorzugsweise einen Wärmedehnungskoeffizienten von nicht mehr als 4- χ 10"-⁷ cm/cm/°C hat.

Für die Zwischenschicht 9 verwendet man beispielsweise ein Kunstharz mit einem Zusatz von anorganischen, isolierenden Füllstoffen wie etwa Silika, Tonerde, Tonerdehydrat, Kalziumkarbonat, Magnesia, Talkum, Ton, Titanoxid, Glimmer, Glas od. dergl.. Das mit einem anorganischen isolierenden Füllstoff versetzte Kunstharz eignet sich jedoch nicht für die Herstellung einer äußeren Bedeckung für die gebündelten Windungen der Spule. In der beschriebenen Ausführungsform wird aus diesem Material jedoch ^nur eine relativ dünne Zwischenschicht zwischen den gebündelten Windungen 7 des Spulenwickels 5 und der faserverstärkten Isolierschicht 8 gebildet. Die Isolierschicht 8 stellt dabei den größeren Teil der Isolation insgesamt dar und bildet eine äußere Schutzhülle.

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Die Zwischenschicht 9 ist aufgrund ihrer geringen Dicke unter den im Betrieb auftretenden Spannungen leicht verformbar und hat außerdem einen niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten, so daß sie nur wenig zur Rißbildung neigt und die Spule insgesamt daher sehr betriebssicher ist.

Zum Herstellen der Zwischenschicht 9 können bekannte Fließbettverfahren, elektrostatische Fließbettverfahren, Spritzverfahren oder elektrostatische Spritzverfahren angewendet werden. In den genannten Verfahren wird das mit den anorganischen Isolier- oder Füllstoffen versetzte Kunstharz in Pulverform aufgetragen, so daß sich auf dem Vindungsbündel 7 des Spulenwickels 5 ohne Schwierigkeit eine isolierende Zwischenschicht 9 rait gleichmäßiger geringer Dicke bilden läßt. Das mit dem anorganischen Isolier- oder Füllstoff versetzte Kunstharz ist vorzugsweise ein Epoxid- oder Polyesterharz. Das Aufbringen einer solchen isolierenden Zwischenschicht 9 mit der angeführten Zusammensetzung kann in einem automatisierten Verfahren erfolgen und bietet keine nennenswerten Schwierigkeiten.

Ungeachtet ihrer geringen Dicke hat die Zwischenschicht 9 eine genügend hohe Festigkeit sowie die Fähigkeit, -sich unter Einwirkung der auftretenden Spannungen zu verformen, so daß sie kaum zur Rißbildung neigt. In einer Reihe von Versuchen erwies sich ein Kunstharz mit einer Biegefestigkeit von nicht weniger als 8 kp/mm und einer Dehnbarkeit von nicht weniger als 5% als besonders geeignet für die Zwischenschicht 3. Das für die Zwischenschicht 9 verwendete Kunstharz kann auch metallische Verbindungen sowie Gummi oder gummiähnliche Stoffe enthalten.

Anderenfalls kann die Zwischenschicht 9 auch aus einem porösen Material gebildet sein, wobei dann das für die Isolierschicht 8 verwendete Kunstharz beim Aufbringen derselben in die Poren der Zwischenschicht 9 eindringen kann,

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so daß man ein verbessertes Betriebsverhalten der fertigen Spule in bezug auf Eoronaentladungen und beim Auftreten von Stoß spannungen erhält. Das in die Poren der Zwischenschicht eingedrungene Kunstharz der Isolierschicht 8 erstarrt dann· in den Poren. Hat das Material der Zwischenschicht 9 dabei nach dem Erstarren einen relativ niedrigen Wärmedehungskoeffizienten, eine relativ große Festigkeit oder eine relativ hohe Dehnbarkeit, dann ergibt sich durch den beschriebenen Aufbau eine gute Isolierwirkung.

Anderenfalls kann das Material der Zwischenschicht 9 auch Halbleitereigenschaften bzw. einen bestimmten Leitwiderstand aufweisen, wobei dann selbst bei Vorhandensein von Hohlräumen und/oder Rissen keine nennenswerte Potentialdifferenz in der Zwischenschicht 9 auftritt und es kaum jemals zu Koronaentladungen kommt.

In der in Fig. 12 gezeigten Ausführung, in welcher die Zwischenschicht 9 als Isolierschicht ausgebildet ist, ist zwischen ihr und der aus dem faserverstärkten Kunstharz gebildeten äußeren Isolierschicht 8 eine halbleitende oder leitende Schicht 10 vorgesehen. Da die halbleitende oder leitende Schicht 10 sich nicht in direkter Berührung mit den äußeren Windungen 7 des Spulenwickels 5 befindet, läßt sich dadurch das Streupotential in den äußeren Windungen des Spulen— wickeis in vorteilhafter Weise verrringern.

In der Ausführung nach Fig. 13 sind zwischen der inneren Isolierschicht 9 und der äußeren faserverstärkten Schicht 8 zwei durch eine Trennschicht 11 voneinander getrennte halbleitende oder leitende Schichten 10a und 10b vorhanden. Die innere und die äußere leitende Schicht 10a bzw. 10b können aus Kohlenstoff, einem Kohlenstoff enthaltenden Schichtmaterial, einer metallischen Verbindung, einem Metall oder aus einem leitenden Kunststoff gebildet sein. Im Betrieb der in Fig. 15 dargestellten Spule findet ein weitgehender Poten-

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tialausgleich zwischen den beiden leitenden bzw. halbleitenden Schichten 10a und 10b sowie zwischen diesen und den äußeren Windungen 7 des Spulenwickels statt, so daß über die Trennschicht 11 keine Potentialdifferenz vorhanden ist und dementsprechend keine Koronaentladungen auftreten. Eine weitere vorteilhafte Wirkung der Trennschicht beruht darauf, daß sie aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur, von Änderungen der Betriebstemperatur der Spule und/oder auf Grund von Alterung des Materials in den Schichten 10a und 10b auftretende Volumenänderungen auszugleichen vermag, so daß innere Spannungen ausgeglichen werden. Außerdem kann, ähnlich xvie mit der leitenden Schicht 10 in Fig. 12, mit den leitenden oder halbleitenden Schichten 10a und 10b eine Dämpfung oder Abschwächung des elektrischen Felds der Spule erzielt werden.

In der Ausführung nach Fig. 13 sind die innere und die äußere leitende oder halbleitende Schichte 10a bzw. 10b vorzugsweise stoffschlüssig mit der inneren Isolierschicht 9 bzw. der äußeren Isolierschicht 8 verbunden. Zu diesem Zweck wird auf die innere Isolierschicht 9 eine Schicht beispielsweise aus halbleitendem Kunstharz in Pulverform aufgetragen, diese Schicht dann mit einer Trennschicht etwa aus Silikon oder Polytetrafluoräthylen überzogen, anschließend eine v/eitere Schicht aus Halbleitermaterial, etwa ein Kohlenstoff-Schichtmaterial auf die Trennschicht gewickelt und anschließend eine Wicklung aus dem hochfesten Fasermaterial aufgebracht, worauf dann die so bewickelte Spule in eine Kunstharzlösung getaucht und diese dann aushärten gelassen wird. Die Trennschicht 11 braucht keine gleichmäßige Dicke zu haben und nicht stoffschlüssig mit den leitenden bzw. halbleitenden Schichten 10a und/oder 10b verbunden zu sein. Dabei können die leitenden bzw. halbleitenden Schichten 10a und 10b an einzelnen Stellen miteinander in Berührung kommen, so daß sie im Betrieb der Spule im wesentlichen mit dem gleichen Potential aufgeladen sind.

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Wenngleich auch vorzugsweise zwei leitende bzw. halbleitende Schichten 10a und 10b vorhanden sind, kann die innere oder die äußere Schichte 10a bzw. 10b auch wegfallen,sofern die Trennschicht 11 eine ausreichend geringe Dicke hat.

Falls in einer Ausführung der in I¹Ig. 12 und 13 gezeigten Art der zur Bildung der Windungen 7 des Spulenwickels 5 verwendete Draht eine sehr starke Isolierung hat und/oder wenn die induzierte Spannung zwischen jeweils zwei Schichten der Spule ziemlich niedrig bleibt, kann eine halbleitende Schicht 10, wie in Fig. 14 dargestellt, zwischen den äußeren Windungen 7 cLes Spulenwickels 5 und der inneren Isolierschicht 9 vorgesehen sein. Selbst wenn sich dabei der die Windungen 7 cLss Spulenwickels 5> bildende isolierte Draht nicht genügend fest mit dem Material der damit in Berührung befindlichen Schicht verbindet, ist mit der halbleitenden Schicht 10 zwischen den Drahtwindungen 7 und der inneren Isolierschicht 9 eine Abschwächung oder Dämpfung des elektrischen Felds erzielbar.

Der für die Herstellung der elektromagnetischen Spule in den Ausführungen nach Fig. 3 bis 14- verwendete isolierte Draht hat vorzugsweise eine selbstbindende Isolierung etwa aus einem thermoplastischen Material. Bei Verwendung eines solchen Drahts lassen sich die Windungen 7 des Spulenwickels 5 durch die Anwendung von Wärme stoffschlüssig miteinander verbinden. In diesem Falle sind dann keinerlei Hilfseinrichtungen, etxm Haltebänder od. dergl., erforderlich, um die Form des aus den Windungen 7 <3.es Spulenwickels gebildeten Bündels zu halten, bevor die erste, an den äußeren Windungen 7 cLes SpuLenwickels 5 anliegende Kunstharzschicht od. dergl. aufgebracht wird. Da ferner zwischen den Schichten keine Isolierlage, Folie od. dergl. notxtfendig ist, hat die erfindungsgemäße Spule sehr kompakte Abmessungen und läßt sich wirtschaftlich und ohne Schwierigkeit in der Massenfertigung herstellen.

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Claims

Patentansprüche:

1.) Elektrische Spule mit Kunstharzpackung, gekennzeichnet durch einen Spiral- oder Spulenwickel (5) aus einer Anzahl von zu einem Bündel geformten Windungen (7) aus isoliertem Draht und durch eine die gebündelten Windungen des Spulenwickels umgebende erste Schicht (8) aus einem hochfesten Fasermaterial, welches mit einem Kunstharz getränkt ist bzw. auf welches ein Kunstharz aufgetragen ist.

2. Spule nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen den äußersten Windungen (7) des Spulenwickels (5) und der ersten Schicht (8) gebildete, elektrisch isolierende oder Halbleitereigenschaften aufweisende Kunstharzschicht, welche bei Umgebungstemperatur einen Wärmedehnungskoeffizienten von nicht mehr als 4 χ ΙΟ"-⁷ cm/cm/°C hat.

3- Spule nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zwischen den äußersten Windungen (7) des Spulenwickels (5) aus isoliertem Draht und der ersten Schicht (8) gebildete zweite Schicht (9) aus einem mit wenigstens einem anorganischen Isolier- und/oder Füllstoff versetzten Kunstharz.

4-. Spule nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3₅ gekennzeichnet durch eine zwischen den äußersten Windungen (7) des Spulenwickels (5) und der ersten Schicht (8) gebildete isolierende oder halbleitende Schicht, welche durch Aufbringen eines piilverförmigen Harzmaterials auf die äußersten Windungen unterAnwendung eines-Fließbettverfahrens, eines elektrostatischen Fließbettverfahrens, eines Spritzverfahrens, eines elektrostatischen Spritzverfahrens oder einer Kombination dieser Verfahren hergestellt ist.

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5- Spule nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine zwischen den äußersten Windungen (7) des Spulenwickels (5) und der ersten Schicht (8) gebildete isolierende oder halbleitende Schicht mit einer Biegefestigkeit von nicht weniger als

ρ .

8 kp/mm und einer Dehnbarkeit von nicht weniger als 5%.

6. Spule nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennze ichnet, daß der isolierte Draht (2, 7) eine Umhüllung aus selbstbindendem Harz hat.

7. Spule nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharzschxcht (9) aus einem porösen Kunstharz ist.

8. Spule nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende oder halbleitende Schicht aus einem porösen Kunstharz mit elektrisch leitenden oder Halbleiter-Eigenschaften gebildet ist.

9. Spule nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharzschicht eine Isolierschicht (9) ist und daß zwischen den gebündelten Isolierdrahtwindungen (7) des Spulenwickels (5) und der Isolierschicht und/oder zwischen der Isolierschicht und der ersten Schicht (8) eine halbleitende oder leitende Schicht (10) gebildet ist.

10. Spule nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9» insbesondere nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (9) eine Isolier—¹ schicht ist und daß zwischen den gebündelten Isolierdrahtwindungen (7) des Spulenwickels (5) und der Isolierschicht und/oder zwischen der Isolierschicht und der

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ersten Schicht (8) eine halbleitende oder leitende Schicht (10, 10a, 10b) gebildet ist.

11. Spule nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, insbesondere nach Anspruch 4-, gekennzeichnet durch eine zwischen den gebündelten Isolierdrahtwindungen (7) des Spulenwickels (5) und der Isolierschicht und/oder zwischen der Isolierschicht (9) und der ersten Schicht (8)

eine halbleitende oder leitende Schicht (10, 10a, 10b) gebildet ist.

12. Spule nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die halbleitende oder leitende Schicht (10) aus zwei voneinander getrennten Lagen (10a, 10b) und einer dazwischen angeordneten Trennschicht (11) zusammensetzt.

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