DE3428893A1

DE3428893A1 - Verfahren zur herstellung einer lagenwicklung und nach diesem verfahren hergestellte lagenwicklung

Info

Publication number: DE3428893A1
Application number: DE19843428893
Authority: DE
Inventors: Otto 8600 Bamberg Graul
Original assignee: MESSWANDLER BAU AG; MWB Messwandler Bau AG
Current assignee: MESSWANDLER BAU AG; Trench Germany GmbH
Priority date: 1984-08-04
Filing date: 1984-08-04
Publication date: 1986-02-13
Also published as: EP0171688A1; US4653178A; US4733213A; EP0171688B1; DE3570006D1; JPH0628212B2; JPS6147613A; ATE42859T1

Description

MWB MESSWANDLER-BAU AG
8600 Bamberg

Verfahren zur Herstellung einer Lagenwicklung und nach diesem Verfahren hergestellte Lagenwicklung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Lagenwicklung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine nach diesem Verfahren hergestellte Lagenwicklung.

Ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lagenwicklung ist aus der DE-AS 21 57 452 bekannt. Bei diesem Verfahren werden alle Isolierlagen und auch die Randbereiche für die seitliche Festlegung des Wicklungsleiters aus einem einzigen, zusammenhängenden Isolierband gewickelt. Dies hat den Vorteil, daß die Wickelvorrichtung zur Herstellung der Isolierbandlagen und der Isolierbandrandbereiche nicht angehalten werden muß; aber den Nachteil, daß die Isolierbandrandbereiche Freiräume aufweisen, die die mechanische Festigkeit der Isolierbandrandbereiche deutlich herabsetzen.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, dieses vorbekannte Verfahren und die damit her-

zustellende Lagenwicklung so zu verbessern, daß die Isolierung auch in den Isolierbandrandbereichen möglichst wenig oder keine Freiräume mehr aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Ansprüche 1 bzw. des Anspruches 12 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit der vorliegenden Erfindung werden die bisher aus mechanischen und auch aus elektrischen Gründen störenden Freiräume in den Randbereichen der Wicklungslagen praktisch vollkommen beseitigt. Damit erhält man mechanisch sehr stabile Randbereiche und damit auch eine hohe mechanische Festigkeit der gesamten Lagenwicklung. Da die Randbereiche keine Freiräume mehr auf weisen, ist auch die elektrische Festigkeit besser als bei Lagenwicklungen, wie sie nach dem vorbekannten Verfahren hergestellt werden können. Weiterhin können im Gegensatz zumvorbekannten Verfahren auch Randstreifen verschiedener Breite verwendet und damit verschieden breite Randbereiche der Wicklungen hergestellt werden. Durch Verwendung von beispielsweise eines härteren Isoliermaterials für den Randstreifen kann noch eine zusätzliche Verfestigung der Lagenwicklung erzielt werden.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulich- QQ ten Ausführungsbeispieües näher beschrieben. Dabei zeigen:

Figur 1 einen Ausschnitt des Endes einer Seite einer Wicklungslage im Schnitt beim Anwickeln

Figur 2 die andere Seite der Lagenwicklung beim

Wickeln der vierten Lage im Schnitt und Figur 3 die Abwicklung einer Isolationslage im linken Randbereich der Lagenwicklung.

Mit 1 ist ein Spulenkörper, beispielsweise aus Kunststoff, Pertinax, Preßspan oder dgl. bezeichnet. In Figur 1 ist ein Isolierband 2, beispielsweise aus Papier oder aus einer Kunststoffolie, etwa im mittleren Drittel eines Randbereiches 3 des rechten ersten Randes 4 angelegt und mit einer bestimmten Anfangssteigung angewickelt. Beispielsweise ist die Steigung hier so bemessen, daß sich bei einer Überlappungsbreite von einem Drittel eine 3-fach Lage als erste Isolierlage 5 ergibt. Im Randbereich 3 ist nach dem Anwickeln des Isolierbandes 2 ein isolierender Randstreifen 6 eingelegt oder angelegt und/oder angeklebt und zu einem Rand 4 gewickelt, dessen Höhe H 1 wenigstens annähernd gleich der Höhe der Isolierlage und der Höhe der Wicklungslage 7 einer aus einem Wicklungsdraht 8 aufzuwickelnden Lagenwicklung 9 ist. Gleichzeitig wird das Isolierband 2 im gleichen Wickelsinn wie der Wicklungsdraht 8 weitergewickelt.

2Q Die Breite des Randstreifens 6 ist kleiner als die Breite des Isolierbandes 2. Der Querschnitt des Wicklungsdrahtes 8 kann rund, quadratisch oder rechteckig sein. Es können also auch Folienleiter verwendet werden. Der Wicklungsdraht 8 selbst ist in an sich be-

2g kannter Weise isoliert, beispielsweise mit Lack umgeben und/oder mit einer Umspinnung oder dgl. versehen.

Nach der Bildung des ersten Randes 4 in der angegebenen Höhe H 1 wird der Wicklungsdraht 8 an der Innenseite 10 des ersten Randes 4 angelegt. Anschließend werden das Isolierband 2 und der Wicklungsdraht 4 in Richtung des Pfeiles 11 unter Voreilung des Isolierbandes 2 gewickelt.

Bei Erreichen des linken Spulenkörperrandes bzw. Rando o

bereiches 3' (siehe Figur 2) durch das Isolierband 2 wird dieses mit gleicher oder gegebenenfalls auch mit veränderter, vorzugsweise verringerter Steigung, weitergewickelt und der über die linke Stirnfläche 12 des Spulenkörpers 1 hinausragende Bandteil 13 wird durch eine lediglich schematisch angedeutete Schneidvorrichtung 14 kontinuierlich abgeschnitten (siehe gestrichelten Bandteil 13 in Figur 3), bis die Breite des taiierbandes 2 in diesem Randbereich 3¹ noch etwa ein Drittel bis ein Viertel der ursprünglichen Bandbreite beträgt. Bei Erreichen dieser Bandbreite oder auch kurz vorher oder kurz nachher, insbesondere bei einer Breite des Bandteils 13 von 15 % bis 30 % der ursprünglichen Bandbreite, wird ein Randstreifen 6' eingelegt oder angelegt und/oder angeklebt und anschließend wird der Rand 4' gewickelt. Das Restband 15 (siehe Figur 3) des Isolierbandes 2 wird mit der konstanten Breite von etwa 33 % bis 25 % der ursprünglichen Bandbreite, insbesondere zusammen mit dem Randstreifen 6· weitergewickelt. Dabei wird der beim üblichen Wickeln mit einer Steigung beim Hin- und Zurückwickeln am Rand sich ausbildende, von Freiräumen durchsetzte Randkeil vermieden und es werden alle ansonsten entstehenden Freiräume 16 ausgefüllt. Beispielsweise ist in Figur 2 das letzte linke Banddrittel nicht mehr in der ersten Isolierlage 5 gewickelt, so daß diese Isolierlage 5 dort nur noch 2-lagig ist. Die Ausfüllung des dort dadurch an sich entstehenden Freiraumes 16 wird damit erzielt, daß die nächste Lage des Rand-Streifens 6* mit dem Restband 15 konstanter Breite gewickelt wird. Damit wird der darunter befindliche Freiraum 16 aufgefüllt. Die Länge bzw. Anzahl der Windungen mit dem Restband 15, das dann ohne Steigung weitergewickelt wird, wird so bemessen, daß die Oberfläche des

_g5 zweiten Randes 4· wieder wenigstens nahezu parallel zur Wickelachse verläuft. Dann wird das Restband 15

-Sf- - 3.

abgeschnitten und mit dem Ende 17 aft seiner letzten Lage oder gegebenenfalls auf dem Randstreifen 6¹ aufgeklebt oder angeheftet. Beispielsweise kann das Ankleben der Isolierbänder 2 oder der Randstreifen 6, 6¹ jeweils mit einem einseitig klebenden, insbesondere selbstklebenden isolierenden Klebeband erfolgen.

Der Rand 4¹ wird mit dem Randstreifen 6¹ bis zur Höhe H 2 von zwei Wicklungslagen hochgewickelt, was hier etwa der Höhe der ersten Isolierlage 5 und zweimal dem Durchmesser des Wicklungsdrahtes 8 entspricht. Anschließend wird der Randstreifen 6¹ abgeschnitten und sein Ende 18 (siehe Figur 3) festgeklebt.

In die Ränder 4 bzw. 4' können auch noch weitere Randstreifen aus einem Material mit anderer Härte, Dichte, elektrischer oder mechanischer Festigkeit, gutem Saugvermögen bei später zu tränkenden Lagenwicklungen oder dgl. eingewickelt sein. Der Randstreifen 6, 6¹ kann eventuell auch dicker sein als die Dicke des Isolierbandes 2.

Nach Fertigstellung des zweiten Randes 4' wird die erste Wicklungslage 7 mit dem Wicklungsdraht 8 noch vollgewickelt bis der Wicklungsdraht 8 am Rand 4' innen anliegt. Hierauf wird unmittelbar das Isolierband 2 etwa im mittleren Drittel des Randes 4' mit vorgegebener Steigung angelegt und sowohl das Isolierband 2 als auch der Wicklungsdraht 8 werden jetzt mit umgekehrter Steigung und umgekehrter Vorschubrichtung in Richtung des Pfeiles 19 weitergewickelt. Dabei überholt das Isolierband 2 den Wicklungsdraht 8 infolge ""~ dessen größerer Steigung. An der rechten Seite kommt dann das Isolierband 2 wiederum zuerst an und es erfolgt der Randaufbau am Rand 4 mit doppelter Windungs-

. höhe H 2, wie anhand des Randes 4' beschrieben. Dabei ergibt sich ein ähnlicher Randaufbau wie in Figur 2 links zwischen der zweiten und dritten Wicklungslage. Entsprechend wird in Pfeilrichtung 20, 21 usw. weitergewickelt, bis die errechnete Spulengröße der Lagenwicklung erreicht ist.

Soll eine Lagenwicklung mit Anzapfungen oder Ausleitungen gefertigt werden, dann wird an einer Anzapfung 22, beispielsweise durch Anschließen des Wicklungsdrahtes 8 oder Anlegen und Verbinden eines Anschlusses oder dgl., die Isolierlage 5» 5¹, 5'· usw. dadurch möglichst gleichmäßig gemacht, daß entsprechend der zulässigen Lagenspannung die Steigung des Isolierbandes 2 im Bereich der Anzapfung 22, insbesondere beidseitig derselben, vergrößert wird.Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Isolation dort zu verbessern. In diesem Fall wird die Steigung des Isolierbandes 2 in diesem Bereich verringert. Vorteilhaft wird mit

steigender Lagenspannung die Steigung des Isolier-20

bandes 2 in an sich bekannter Weise stufenweise oder kontinuierlich verringert. Insbesondere kann auch die Steigung des Isolierbandes 2 in mittleren Wicklungslagen kleiner gemacht werden als bei weiter außen

liegenden Wicklungslagen, da dort infolge größerer Er-25

wärmung oder dgl. höhere elektrische Belastungen auftreten können.

Es kann aus elektrischen oder mechanischen Gründen vorteilhaft sein, die Schnittkante 23 des Restbandes 15

oder des gesamten schrägen Endabschnittes weiter innenliegend vorzusehen als der Außenkante 24 des Randstreifens 6 bzw. 6^f entspricht. In diesem Falle stehen also die freien Enden 24 der Randstreifen 6, 6' über die Schnittkanten 23 des Restbandes 15 um 1 mm oder

auch etwas mehr über, wie die Draufsicht auf die abge-

wickelte Isolationslage in Figur 3 zeigt.

Zur Verdeutlichung des Verfahrensablaufes ist in Figur 3 die Drehrichtung des Spulenkörpers 1 durch einen Pfeil P dargestellt.

Um die Freiräume in den Randbereichen der Wicklungslagen besonders wirksam mit Isoliermaterial zu belegen, ist es günstig, wenn das Isolierband 2 nach dem Erreichen des maximalen RandüberStandes in entgegengesetzter Richtung zurückgeführt wird und wenn dann das Isolierband 2 bzw. das verbleibende Restband 15 solange ohne Vorschub weitergewickelt wird, bis der Rand 4' bis zur doppelten Höhe H 2 einer Wicklungslage gebildet ist.

Ein .besonders guter mechanischer Verbund zwischen den Isolierbändern2 und den Randstreifen 6, 6' ergibt sich dann, wenn im Zeitpunkt des oder nach dem Beginn des Isolierbandzuschnittes ein Randstreifen 6' an- oder eingelegt und auf dem Isolierband 2 befestigt wird. Günstig ist es auch, wenn der Randstreifen 6· wenigstens teilweise zusammen mit dem Isolierband 2 bzw. mit dem Restband 15 bis zur doppelten Höhe H 2 einer Wicklungslage gewickelt wird.

Claims

8600 Bamberg

Patentansprüche

HJ. Verfahren zur Herstellung einer Lagenwicklung, insbesondere Hochspannungslagenwicklung, für Transformatoren, Meßwandler, Drosselspulen oder dgl. mit einer Vielzahl miteinander abwechselnder Lagen aus Isolierbändern (Isolierlagen) und aus einem oder mehreren Leitern (Wicklungslagen), wobei die jeweilige Isolierlage gleichzeitig mit der auf dieser aufgewickelten Wicklungslage in gleicher Richtung gewickelt wird und das Isolierband eine größere Breite aufweist als die Breite oder der Durchmesser eines Leiters und wobei ferner das Isolierband zumindest in einem größeren Abschnitt einer Isolierlage mit einer größeren Steigung als der Leiter gewickelt und an den Enden der Wicklungslagen jeweils ein Rand aus Isoliermaterial in doppelter Höhe einer Wicklungslage aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der äußeren Stirnfläche (12) eines Lagenwicklungsrandes (4¹) das Isolierband (2) weitergewickelt und der über die Stirnfläche (12) überstehende Bandteil (13) des Isolierbandes (2) kontinuierlich abgeschnitten wird

und daß dann das Isolierband (2) bzw. das verbleibendes Restband (15) solange ohne Vorschub weitergewickelt wird, bis die ansonsten am Lagenwicklungsrand (4·) entstehenden Freiräume ausgefüllt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Isolierband (2) bzw. dem Restband (15) gleichzeitig der Rand (4·) bis zur doppelten Höhe (H 2) einer Wicklungslage gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierband (2) nach dem Erreichen des maximalen RandüberStandes in entgegengesetzter Richtung zurückgeführt wird und daß dann das Isolierband (2) bzw. das verbleibende Restband (15) solange ohne Vorschub weitergewickelt wird, bis der Rand (4¹) bis zur doppelten Höhe (H 2) einer Wicklungslage gebildet ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der überstehende Bandteil (13) des Isolierbandes (2) solange zugeschnitten wird, bis das verbleibende Restband (15) noch ein Drittel bis ein Viertel der ursprünglichen Bandbreite beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis.4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zeitpunkt des*oder nach dem Beginn des Isolierbandzuschnittes ein Randstreifen Q₀ (6^f) an- oder eingelegt und auf dem Isolierband (2) befestigt wird und daß der Randstreifen (6¹) wenigstens teilweise zusammen mit dem Isolierband (2) bzw. dem Restband (15) bis zur doppelten Höhe (H 2) einer Wicklungslage gewickelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Fertigstellung des Randes (4^f) die erste Wicklungslage (7) mit dem Wicklungsdraht (8) vollgewickelt wird und daß anschließend das Isolierband (2) an dem fertigen Rand (4·) angelegt und unter umgekehrter Steigung sowohl des Isolierbandes (2) als auch des Wicklungsdrahtes (8) beide in ertgegengesetzter Richtung zumindest über einen Teil der Wicklungslage gemeinsam weitergewickelt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit steigender Lagenspannung die Steigung des Isolierbandes (2) stufenweise oder kontinuierlich verkleinert wird.
.8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich von Anzapfungen (22) oder Ausleitungen des Leiters (8) die Steigung 2Q des Isolierbandes (2) beidseitig dieser Lagenbereiche längs eines bestimmten Wicklungsabschnittes vergrößert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Isolierbänder (2) aus einer Kunststoff-Isolierfolie, aus Papier oder aus Preßspan verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, _on dadurch gekennzeichnet, daß Randstreifen (6¹) erst nach Verkleinerung der Breite des Isolierbandes (2) durch Beschneiden des überstehenden Bandteiles (13) auf 15 % bis 30 % der ursprünglichen Bandbreite ein- oder angelegt und gegebenenfalls zusätzlich befestigt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Randstreifen (6¹) gleicher Breite, aber unterschiedlicher Härte und/ oder Dichte und/oder elektrischer Isoliereigenschaft und/oder mechanischer Festigkeit in den Rand (4¹) mit eingewickelt werden.
12. Lagenwicklung mit gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 hergestellten Wicklungslagen, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Wickeln der Isolierlagen (5, 5', 5'¹, 5^II!) mit vorgegebener Steigung an den Rändern (4, 4') zu den freien Enden der Wicklungslagen auftretenden Freiräume (16) durch koaxiale Windungen des vom Isolierband (2) verbleibenden Restbandes (15) in den äußeren Randzonen der Ränder (4, 4') ausgeglichen sind.
13. Lagenwicklung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (4, 4^f) zumindest teilweise aus gesonderten und für sich gewickelten Rand-

streifen (6, 6') bestehen.
14. Lagenwicklung nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß das Restband (15) eine konstante Breite aufweist und ohne Steigung in einer oder mehre-

ren Windungen in die Ränder (4, 4') eingewickelt ist.