DE3840509A1

DE3840509A1 - Method for producing annular strip cores

Info

Publication number: DE3840509A1
Application number: DE19883840509
Authority: DE
Inventors: Ralph Jagals
Original assignee: VDM Nickel Technologie AG
Current assignee: Krupp VDM GmbH
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1988-12-01
Publication date: 1990-06-07
Also published as: DE3840509C2

Abstract

In order to produce annular strip cores on automatically operating winding machines, it is proposed to feed the metal strip underneath the winding core and to supply the insulating powder in a metered manner onto the metal strip from above in the conveyor direction, shortly before it runs onto the winding core or the core element. Until now, the procedure has in general been that the metal strip is guided through a container having insulating powder, the quantity of insulating powder introduced into the annular strip core being dependent on the adhesion properties of the metal strip, which is not degreased after final annealing (heat treatment), and on the winding rate. The active metering according to the invention allows a considerably more economical method of operation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Ringbandkernen auf automatisch arbeitenden Wickelmaschinen, bei denen ein dünnes Metallband unter Zwischenlage eines Isolierpulvers mittels angetriebenem Wickelkern zu einer Spule mit definiertem Außendurchmesser aufgewickelt, das vom Bandvorrat abgetrennte Bandende mit der darunterliegenden Windung verbunden und die fertige Spule vom Wickelkern axial abgeschoben wird.The invention relates to a method for Production of toroidal cores on automatic machines Winding machines, where a thin metal band underneath Liner of an insulating powder by means of a driven Winding core to form a coil with a defined outside diameter wound up, the tape end separated from the tape supply with connected to the turn underneath and the finished one Coil is pushed axially from the winding core.

Ringbandkerne, die in Fehlerstrom-Schutzschaltern oder als im wesentlichen verzerrungs- und verlustfreie Übertrager verwendet werden, müssen nach dem Wickeln einer Glühung im Bereich von 1200°C unterworfen werden, weil nur mit einer Gefügeumwandlung bzw. Rekristallisation die geforderten magnetischen und elektrischen Eigenschaften eingestellt werden können. Zur Isolierung der einzelnen Windungen gegeneinander, kommen daher nur entsprechend hitzebeständige Isolierpulver in Betracht, insbesondere Magnesiumoxid.Toroidal tape cores used in residual current circuit breakers or as essentially distortion and lossless transformers must be used after winding an annealing in the Range of 1200 ° C, because only with one Structural transformation or recrystallization the required magnetic and electrical properties set can be. For the isolation of the individual turns against each other, therefore only come accordingly heat-resistant insulating powder, in particular Magnesium oxide.

Bei der Herstellung von Ringbandkernen geht man im allgemeinen so vor, daß das nach dem Schlußwalzen nicht entfettete Metallband von einer Vorratsspule durch einen Behälter mit Isolierpulver geführt wird, bevor es auf den Wickeldorn gelangt. Dabei bleibt eine dünne Schicht Isolierpulver am Metallband haften, die meistens ausreicht, um den fertigen Ringbandkern durchschlagsfest zu machen.In the production of toroidal cores one goes in generally so that after the final rolling it is not degreased metal strip from a supply reel through a Container with insulating powder is passed before it on the Winding mandrel arrives. This leaves a thin layer Mostly, insulating powder sticks to the metal band sufficient to make the finished toroidal core puncture-resistant close.

Da die Abmessungen eines bestimmten Spulentyps festliegen und der Wickelvorgang jeweils bei Erreichen eines vorgegebenen Außendurchmessers beendet wird, läßt sich durch Wiegen der fertigen Spulen leicht feststellen, ob die eingebundene Menge an Isolierpulver im Rahmen eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Tendiert das Spulengewicht nach unten, so bedeutet dies, daß der Anteil des spezifisch leichteren Isolierpulvers zu hoch ist. Dem kann entgegengesteuert werden, indem man die Drehzahl des Wickelkerns erhöht. Dadurch vermindert sich die beim Durchlauf des Bandes durch den Pulvervorrat anhaftende Pulvermenge. Außerdem arbeitet man mit oberhalb des Wickelkerns zulaufenden Metallband, von dem bei der Umlenkung auf den Wickelkern bzw. auf den Durchmesser der Teilspule ein Teil des anhaftenden Pulvers abgeschleudert wird. Dieser Pulverabwurf ist proportional zur Wickelgeschwindigkeit, so daß man auch hier mit höheren Geschwindigkeiten einen geringeren Füllfaktor für das Isolierpulver einstellen kann.Because the dimensions of a certain coil type are fixed and the winding process each time a predetermined outer diameter is terminated, can by weighing the finished bobbins easily determine whether the incorporated amount of insulating powder in one predetermined tolerance range. Tends that Coil weight down, it means that the share of the specifically lighter insulating powder is too high. The can be counteracted by changing the speed of the Winding core increased. This reduces the Passing the tape through the powder supply adhering Amount of powder. You also work with above Winding core tapered metal tape, of which at the Redirection to the winding core or to the diameter of the Partial coil a part of the adhering powder was thrown off becomes. This powder discharge is proportional to Winding speed, so that here too with higher Speeds a lower fill factor for that Can set insulating powder.

Umgekehrt zwingt ein zu hohes Spulengewicht infolge zu kleinen Füllfaktors für das Isolierpulver dazu, die Wickelgeschwindigkeit abzusenken, was selbstverständlich die Produktivität beeinträchtigt. Je nach Eingangseigenschaften des Metallbandes, kann die Kapazität der automatisch arbeitenden Wickelmaschinen also nur unzureichend ausgenutzt werden.Conversely, too high a coil weight forces too small filling factor for the insulating powder, the Lowering the winding speed, which goes without saying productivity affects. Depending on Input properties of the metal strip, the capacity can of the automatic winding machines only underutilized.

Es besteht somit die Aufgabe, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß man von den Eigenschaften des Vormaterials weitgehend unabhängig ist, daß Spulen mit wesentlich engeren Toleranzen gefertigt werden können und daß die Produktionsgeschwindigkeit der Wickelmaschinen besser ausgenutzt wird. There is therefore the task of the aforementioned To improve the process so that one of the Properties of the primary material is largely independent, that coils are manufactured with much tighter tolerances can be and that the production speed of the Winding machines is better utilized.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, das dünne Metallband unterhalb des Wickelkerns zuzuführen und das Isolierpulver in Förderrichtung kurz vor dem Auflaufen auf den Wickelkern bzw. die Teilspule von oben dosiert auf das Metallband aufzugeben.To solve this problem, the thin is proposed Feed metal tape below the winding core and that Insulating powder in the direction of conveyance just before emergence the winding core or the sub-coil metered from above onto the Abandon metal tape.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist man völlig unabhängig von den unterschiedlichen Hafteigenschaften des Metallbandes. Die Dosierung des Isolierpulvers erfolgt aktiv und ist für sich regelbar. Abwurfverluste sind praktisch ausgeschlossen und es kann jeweils mit maximaler Wickelgeschwindigkeit gearbeitet werden, weil die Pulverzugabe an jede beliebige Bandgeschwindigkeit angepaßt werden kann. Außerdem kann für das Spulenfertiggewicht ein engerer Toleranzbereich eingestellt werden, weil das Isolierpulver viel gleichmäßiger aufgebracht wird. Dies führt schließlich auch zu wesentlich kleineren Streubereichen der elektrischen und magnetischen Eigenschaften der Ringbandkerne.With the method according to the invention one is complete regardless of the different adhesive properties of the Metal tape. The insulating powder is dosed active and can be regulated by itself. There are dropping losses practically excluded and it can be with maximum Winding speed to be worked because of that Powder addition at any belt speed can be adjusted. Also, for that Ready spool weight a narrower tolerance range be set because the insulating powder a lot is applied more evenly. This ultimately leads also to much smaller spreading areas of the electrical and magnetic properties of the Toroidal cores.

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß das Isolierpulver mit einer auf die Breite des Metallbandes abgestimmten Flachdüse aufgegeben wird. Das Isolierpulver wird zweckmäßigerweise durch Zumischen von Luft fließfähig gemacht, wobei dann ein Gemisch aus Luft und fluidisiertem Isolierpulver mittels Injektor in die Flachdüse gefördert wird. Nach einer anderen Ausführungsform wird das Isolierpulver über einen flexiblen Schlauch mit einer Vibrationseinrichtung aus einem Vorratsbehälter in die Flachdüse gefördert. Dabei erfolgt die Dosierung des Isolierpulvers über eine Änderung der Frequenz und/oder der Amplitude der Vibrationseinrichtung. Man kann aber auch so vorgehen, daß das Isolierpulver über einen einstellbaren Querschnitt allein unter dem Einfluß der Schwerkraft aus einem Vorratsbehälter abfließt und mittels Schwingförderer in die Flachdüse eingebracht wird. Schließlich ist es möglich, das Isolierpulver mit einer nicht wässrigen Flüssigkeit zu mischen und als Aufschlämmung in die Flachdüse einzubringen.In further development of the inventive concept provided that the insulating powder with a width of the metal strip coordinated flat nozzle is abandoned. The insulating powder is expediently mixed in made flowable by air, then a mixture of Air and fluidized insulating powder using an injector in the flat nozzle is conveyed. After another The embodiment is the insulating powder over a flexible hose with a vibration device conveyed a reservoir into the flat nozzle. Here the insulating powder is dosed via a Change in frequency and / or amplitude of the Vibrating device. But one can also proceed in such a way that the insulating powder over an adjustable cross section solely under the influence of gravity from one Storage container flows out and in by means of a vibratory conveyor the flat nozzle is inserted. After all it is possible, the insulating powder with a non-aqueous Mix liquid and as a slurry in the Insert flat nozzle.

Weitere Einzelheiten des Erfindungsgedankens werden anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert, in denen drei verschiedene Ausführungsbeispiele in stark vereinfachter Form dargestellt sind.Further details of the inventive concept are explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 3, in which three different exemplary embodiments are shown in a greatly simplified form.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Isolierpulver durch Zumischen von Luft fließfähig gemacht wird. Fig. 1 shows an embodiment in which the insulating powder is made flowable by adding air.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Isolierpulver mittels Vibrationseinrichtung in die Flachdüse gefördert wird. Fig. 2 shows an embodiment, wherein the insulating powder is conveyed into the sheet die by means of vibrating means.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Isolierpulver mittels Schwingförderer in die Flachdüse eingebracht wird. Fig. 3 shows an embodiment, wherein the insulating powder is introduced by means of oscillating conveyor in the flat nozzle.

Gemäß Fig. 1 wird das dünne Metallband (1) von einer Vorratsspule (22) über eine Umlenkrolle (23) zum Wickelkern (2) transportiert, wo bereits eine Teilspule (4) aufgelaufen ist. Die Förder- und Dosiereinrichtung zur Beschickung der Flachdüse (5) besteht bei dieser Ausführungsform im wesentlichen aus zwei Injektoren (14) und (19), die aus einem Druckluftvorrat (11) über Leitungen (13) bzw. (18) beaufschlagt werden. Aus dem Vorratsbehälter (8) wird das Isolierpulver (3) über die Leitung (16) vom Injektor (14) angesaugt und über die Leitung (15) in den Behälter (8) zurückgefördert. Mittels Regelorgan (12) wird der für einen einwandfreien Betrieb erforderliche Vordruck in der Leitung (13) eingestellt. Auf diese Weise wird im Vorratsbehälter (8) im Raum oberhalb des Isolierpulvers (3) ein aus Isolierpulver und Luft bestehendes Fluid gebildet, das mittels Injektor (19) über die Leitung (20) abgesaugt und über die Leitung (21) der Flachdüse (5) zugeführt wird. Die Förderluftmenge kann mittels Regelorgan (17) auf die jeweiligen Erfordernisse eingestellt werden, was gleichbedeutend ist mit einer aktiven Dosierung des Isolierpulvers.Referring to FIG. 1, the thin metal strip (1) is transported from a supply reel (22) via a deflection roller (23) to the winding core (2), where already a partial coil (4) is accumulated. In this embodiment, the conveying and metering device for feeding the flat nozzle ( 5 ) essentially consists of two injectors ( 14 ) and ( 19 ), which are acted upon from a compressed air supply ( 11 ) via lines ( 13 ) and ( 18 ). The insulating powder ( 3 ) is sucked out of the storage container ( 8 ) via the line ( 16 ) by the injector ( 14 ) and conveyed back into the container ( 8 ) via the line ( 15 ). The admission pressure in line ( 13 ) required for perfect operation is set by means of a control element ( 12 ). In this way, a fluid consisting of insulating powder and air is formed in the storage container ( 8 ) in the space above the insulating powder ( 3 ), which is sucked off via the line ( 20 ) by means of an injector ( 19 ) and via the line ( 21 ) of the flat nozzle ( 5 ) is supplied. The amount of conveyed air can be adjusted to the respective requirements by means of a control element ( 17 ), which is equivalent to an active metering of the insulating powder.

Bei der vollautomatischen Herstellung von Ringbandkernen werden (hier nicht näher dargestellte) Wickelautomaten verwendet, die mit einer Einrichtung zum Biegen der fertigen Ringbandkerne ausgerüstet sind. Da der Wickelvorgang bei Erreichen eines vorgegebenen Außendurchmessers des Ringbandkerns beendet wird, wird bei jedem Wickelvorgang ein definiertes Volumen erreicht, das ohne weiteres ersehen läßt, ob der fertige Ringbandkern das vorgegebene Verhältnis von Metallband und Isolierpulver aufweist. Zu "leichte" Ringbandkerne enthalten zuviel des spezifisch leichteren Isolierpulvers. Zu "schwere" Ringbandkerne, die zuwenig Isolierpulver enthalten, sind mangels ausreichender Durchschlagfestigkeit unbrauchbar. Das "richtige" Gewicht kann vom Bedienungspersonal eingestellt werden, indem über das Regelorgan (17) die dem Injektor (19) zugeführte Druckluft dosiert wird. Selbstverständlich kann dieser Vorgang aber auch automatisiert werden, indem die Gewichtsmessung dazu benutzt wird, mittels entsprechender Regeleinrichtung das Regelorgan (17) zu beeinflussen. In the fully automatic production of toroidal cores (not shown here in more detail) winding machines are used which are equipped with a device for bending the finished toroidal cores. Since the winding process is ended when a predetermined outer diameter of the toroidal core is reached, a defined volume is reached with each winding process, which makes it easy to see whether the finished toroidal core has the predetermined ratio of metal band and insulating powder. Too "light" toroidal cores contain too much of the specifically lighter insulating powder. Too "heavy" toroidal cores, which contain too little insulating powder, are unusable due to the lack of sufficient dielectric strength. The "correct" weight can be set by the operating personnel by metering the compressed air supplied to the injector ( 19 ) via the control element ( 17 ). Of course, this process can also be automated by using the weight measurement to influence the control element ( 17 ) by means of an appropriate control device.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der das Isolierpulver (3) enthaltende Vorratsbehälter (8) über einen flexiblen Schlauch (6) mit einer Vibrationseinrichtung verbunden. Dabei kann es sich um eine pneumatisch betriebene Vibrationseinrichtung (7) handeln, die aus einem Preßluftvorrat (11) über eine Leitung (24) und ein Regelorgan (25) mit der erforderlichen Antriebsluft versorgt wird. Oberhalb der Vibrationseinrichtung ist ein einstellbarer Anschlag (26) vorgesehen, mit dem die Amplitude der Schwingung eingestellt werden kann. Über die zugeführte Preßluftmenge ist außerdem die Frequenz der Schwingung einstellbar. Die Vibrationseinrichtung ist innen mit einem Sieb (27) und einem kallibrierten Durchlaßquerschnitt (28) versehen und mündet unten in die Flachdüse (5). Durch Änderung der Frequenz und/oder der Amplitude kann die jeweils zugegebene Menge an Isolierpulver dosiert werden, wobei wiederum das Gewicht der fertig gewickelten Ringbandkerne als Kontrollgröße herangezogen wird. Auch bei dieser Ausführungsform leicht zu realisieren, indem Gewichtabweichungen von einem vorgegebenen Sollwert zur Beeinflussung der freien Parameter bei Amplitude und Frequenz herangezogen werden.In the embodiment according to FIG. 2, the storage container ( 8 ) containing the insulating powder ( 3 ) is connected to a vibration device via a flexible hose ( 6 ). This can be a pneumatically operated vibration device ( 7 ), which is supplied with the required drive air from a compressed air supply ( 11 ) via a line ( 24 ) and a control element ( 25 ). An adjustable stop ( 26 ) is provided above the vibration device, with which the amplitude of the vibration can be adjusted. The frequency of the vibration can also be adjusted via the amount of compressed air supplied. The inside of the vibrating device is provided with a sieve ( 27 ) and a calibrated passage cross section ( 28 ) and opens at the bottom into the flat nozzle ( 5 ). By changing the frequency and / or the amplitude, the amount of insulating powder added in each case can be metered in, again using the weight of the wound coil core as a control variable. Also easy to implement in this embodiment by using weight deviations from a predefined setpoint to influence the free parameters in terms of amplitude and frequency.

Eine verhältnismäßig einfache Realisierung des Erfindungsgedankens ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 dargestellt. Aus dem Vorratsbehälter (8) fließt das Isolierpulver (3) unter dem Einfluß der Schwerkraft über ein Rohr (29) mit einstellbarem Querschnitt (9) auf einen Schwingförderer (10) und von dort in die Flachdüse (5). Der Schwingförderer (10) ist in üblicher Weise auf Federn (32) gelagert und mit einem geeigneten Antrieb (31) (elektrisch, pneumatisch) ausgestattet. Der Querschnitt (9) kann entweder von Hand oder über einen Stellantrieb (30) eingestellt werden, wobei letzterer wiederum Teil eines vollständigen Regelkreises mit dem Spulengewicht als Meßgröße sein kann. Die Einrichtung zum Aufwickeln des Metallbandes (1) entspricht wiederum in allen Punkten derjenigen von Fig. 1.A relatively simple implementation of the inventive concept is shown in the embodiment according to FIG. 3. The insulating powder ( 3 ) flows from the storage container ( 8 ) under the influence of gravity through a tube ( 29 ) with an adjustable cross-section ( 9 ) onto an oscillating conveyor ( 10 ) and from there into the flat nozzle ( 5 ). The vibratory conveyor ( 10 ) is mounted in the usual way on springs ( 32 ) and equipped with a suitable drive ( 31 ) (electrical, pneumatic). The cross section ( 9 ) can be set either manually or via an actuator ( 30 ), the latter in turn being part of a complete control loop with the coil weight as a measured variable. The device for winding up the metal strip ( 1 ) again corresponds in all points to that of FIG. 1.

Claims

1.Procedure for the production of toroidal cores, on automatic winding machines, in which a thin metal strip with the interposition of an insulating powder is wound up by means of a driven winding core to form a coil with a defined outside diameter, the strip end separated from the strip supply is connected to the winding underneath and the finished coil is axially separated from the winding core is pushed off, characterized in that the thin metal strip (1) is supplied below the winding core (2) and in that the insulating powder (3) in the conveying direction dosed from above just before running onto the winding core (2) or the partial coil (4) is placed on the metal strip ( 1 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the insulating powder ( 3 ) with a to the width of the metal strip ( 1 ) matched flat nozzle ( 5 ) is given.

3. The method according to claim 2, characterized in that the insulating powder ( 3 ) is made flowable by admixing air and that a mixture of air and fluidized insulating powder ( 3 ) by means of an injector ( 19 ) is conveyed into the flat nozzle ( 5 ).

4. The method according to claim 2, characterized in that the insulating powder ( 3 ) via a flexible hose ( 6 ) with a vibration device ( 7 ) from a storage container ( 8 ) is conveyed into the flat nozzle ( 5 ).

5. The method according to claim 4, characterized in that the metering of the insulating powder ( 3 ) takes place via a change in the frequency and / or the amplitude of the vibration device ( 7 ).

6. The method according to claim 2, characterized in that the insulating powder ( 3 ) flows over an adjustable cross section ( 9 ) from a storage container ( 8 ) and is introduced into the flat nozzle ( 5 ) by means of an oscillating conveyor ( 10 ).

7. The method according to claim 2, characterized in that the insulating powder is mixed with a non-aqueous liquid and introduced as a slurry in the flat nozzle ( 5 ).