DE4445572A1 - Wicklung eines Profilmaterials auf einen Spulenkörper und Verfahren zur Herstellung einer solchen Wicklung - Google Patents

Wicklung eines Profilmaterials auf einen Spulenkörper und Verfahren zur Herstellung einer solchen Wicklung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wicklung eines Profilmaterials auf einen Spulenkörper und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wicklung.
Manche Profilmaterialien, die z. B. in der Verdrah­ tungstechnik verwendet werden und beispielsweise aus einem geschmeidigen Material wie z. B. Messing bestehen, werden in Form einer Wicklung auf einer Spule geliefert. Diese Profilma­ terialien, die einen quadratischen oder ähnlichen Querschnitt besitzen, müssen sehr genaue Abmessungen aufweisen,
z. B. 0,6 · 0,6 mm mit einer Genauigkeit von 3 µm. Das Profilmaterial enthält Kanten, die ganz genau erhalten bleiben müssen, bei­ spielsweise mit einem Radius von 0,05 mm. Eine lose Windung in einer unachtsam hergestellten Wicklung reicht aus, um die Kanten zu beschädigen. Es ist daher bekannt, daß der Vertrieb auf einem Spulenkörper eine Wicklung erfordert, in der das Profilmaterial flach auf stets einer Seite seines Querschnitts aufliegend Schicht für Schicht aufgewickelt ist, wobei die nebeneinanderliegenden Windungen einer Schicht praktisch ohne Zwischenraum Seite an Seite liegen sollen. An den axialen Enden der Wicklungsschicht beginnt das Profilmaterial, das die letzte Windung einer Schicht beendet, durch eine progressive und kontrollierte Überlappung die erste Windung der nächst­ folgenden Schicht zu bilden, wobei diese Überlappung für auf­ einanderfolgende Schichten in einer von Schicht zu Schicht verschobenen Winkelstellung erfolgt, wie dies ebenfalls be­ kannt ist.
Die Herstellung einer solchen Wicklung erfordert na­ turgemäß einen Träger in Form eines Spulenkörpers mit einem zylindrischen Körper oder Kern, auf den die erste Schicht der Wicklung aufgebracht wird, sowie mit Wangen, die als kreisför­ mige Scheiben an den Enden des Kerns liegen und die Seiten­ flächen der Wicklung abstützen.
In der bekannten Technik wird der Spulenkörper auf­ grund der Anforderungen an die Abmessungen der Wicklungen des Profilmaterials aus einem spanend bearbeiteten Metallteil hergestellt. Der Spulenkörper ist daher teuer. Es gibt auch weniger teure Spulenkörper aus Gießwerkstoff, die aber im allgemeinen nur für Drähte mit kreisförmigem Querschnitt oder für irgendwelche anderen Produkte geeignet sind, bei denen das besondere Problem der Wicklungen von Profilmaterial nicht auftritt.
Ziel der Erfindung ist also eine Wicklung von Profil­ material auf einem weniger teuren Spulenkörper. Ziel der Er­ findung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wicklung von Profilmaterial.
Gemäß einem Kennzeichen der Erfindung befindet sich die Wicklung auf einem Spulenkörper, dessen Abstand zwischen den Seitenwangen größer als die Länge der Wicklung ist und der weiter zwischen der Wicklung und jeder Seitenwange mindestens eine Unterlage einer solchen Dicke und einer solchen Konsi­ stenz aufweist, daß die Wicklung auf dem Spulenkörper gehalten wird und ihre Integrität unter normalen Betriebsbedingungen durch Zusammenwirken der Unterlagen und der Wangen beibehält.
So können der Spulenkörper und insbesondere dessen Wangen aus einem Material mit einer geringeren Formstabilität hergestellt sein, als aufgrund der Abmessungserfordernisse der Wicklung nötig wäre. Man kann so für die Wicklung von Profil­ material preiswerte Spulenkörper verwenden, wie sie im Handel erhältlich sind.
Vorzugsweise besetzen die Unterlagen zwischen der Wicklung und jeder Wange nur je einen Teil der Seitenfläche zwischen der Wicklung und der Wange.
Wenn die Wangen aus einem elastisch verformbaren Mate­ rial bestehen, dann sind die Unterlagen aus einem starren Material. In einer Variante sind die Unterlagen aus einem verformbaren Material, das den Raum zwischen der Wicklung und der Wange unter Berücksichtigung der Formveränderungen der Wangen ausfüllen kann.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung der oben genannten Art, das durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
  • - eine Wickelformschablone wird am Spulenkörper angebracht, die Stützflächen bei der Herstellung der Wicklung bietet,
  • - die Wicklung wird hergestellt,
  • - Unterlagen werden in die ausgesparten Bereiche der Form­ schablone eingesetzt,
  • - die Formschablone wird entfernt, worauf die Wicklung nur noch an den Unterlagen anliegt.
Vorzugsweise werden Kerne, die die ausgesparten Berei­ che besetzen, aus der Formschablone vor dem Einsetzen der Unterlage entfernt. Außerdem ist es vorteilhaft, einen Ver­ fahrensschritt vorzusehen, bei dem die Wangen einer axialen Kraft unterliegen, was die Einfügung der Unterlagen erleich­ tert, und dann diese Kraft in einem weiteren Verfahrensschritt aufzuheben, wodurch die Elastizität der Wangen ausgenutzt wird, um die Wicklung zwischen den Unterlagen zu komprimieren.
Die Erfindung wird nun anhand eines nicht beschrän­ kend zu verstehenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Hälfte einer Wicklung auf einem Spulenkörper gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem das Profilmaterial einen quadratischen Querschnitt be­ sitzt.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, bei der die Mittel sichtbar sind, die während der Herstellung der Wicklung auf dem Spulenkörper gemäß Fig. 1 verwendet werden.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Formschablone, die in dem Spulenkörper gemäß Fig. 1 verwendet wird.
In Fig. 1 erkennt man einen Spulenkörper 1 mit einem zylindrischen Kern 2 einer Achse A-A′. Auf diesen zylindri­ scheu Kern 2 ist die erste Wicklungsschicht 3 eines Profilma­ terials aus Messingdraht 4 aufgebracht. Der Spulenkörper ent­ hält weiter Wangen 5 und 6 mit kreisförmigem Umfang an den Enden des Kerns 2, die an den Seiten der Wicklung 3 anliegen. Letztere enthält mehrere übereinanderliegende Schichten, die je aus einer Anzahl von aneinanderliegenden Windungen des Profilmaterials bestehen, das in diesem Beispiel einen quadra­ tischen Querschnitt besitzt und mit stets derselben Seite seines Querschnitts auf der Unterlage aufliegt. Die beiden Seiten der Wicklung sind eben und senkrecht zur Achse A-A′ und müssen dies bleiben.
Der Abstand zwischen den Wangen 5, 6 des Spulenkörpers 1 ist größer als die Länge der Wicklung 3. Zwischen die Wick­ lung und jede Wange ist mindestens eine Unterlage 7 einer solchen Dicke und einer solchen Konsistenz eingefügt, daß die Seiten der Wicklung abgestützt werden und die Wicklung ihre Integrität unter normalen Betriebsbedingungen aufgrund des Zusammenwirkens der Unterlagen 7 und der Wangen 5 und 6 beibe­ hält.
So können der Spulenkörper und insbesondere seine Wangen aus einem Material einer geringeren Formstabilität hergestellt sein, als für die Formerfordernisse notwendig wäre, denen die Wicklung unterliegt. Man kann insbesondere für die Wicklung von Profilmaterial preiswerte im Handel befindli­ che Spulenkörper verwenden. Die Unterlagen ihrerseits sind auch preiswert.
Wenn die Wangen aus einem elastisch verformbaren Mate­ rial bestehen, dann sind die Unterlagen aus einem starren Material und ihre Dicke ist so gewählt, daß sie nicht nur je den freien Raum zwischen der Wicklung und der Wange füllen, sondern die Wange elastisch nach außen drücken, damit die Wange einen Druck auf die Unterlage und auf die entsprechende Seite der Wicklung ausübt und so die Unterlage an die Seiten­ fläche der Wicklung unter normalen Verwendungsbedingungen dieses Produkts andrückt. In einer Variante bestehen die Un­ terlagen aus einem verformbaren Material, das den Raum zwi­ schen der Wicklung und der Wange füllen kann und denselben Andruckeffekt unter Berücksichtigung der Dimensionsvariationen der Wangen der Spulenkörper erzielt.
Die Erfindung hat auch ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung auf einem Spulenkörper wie in Fig. 1 gezeigt zum Gegenstand, wobei dieses Verfahren anhand eines Beispiels gemäß Fig. 2 erläutert wird.
Es enthält folgende Verfahrensschritte:
  • - Der Spulenkörper 1 wird in eine Wickelformschablone 8 eingesetzt, die Anlageflächen 9 und 10 für die Herstellung der Wicklung bereitstellt. Diese Anlageflächen berücksichtigen in ihrer Form die Forderungen an die Form der endgültigen Wicklung;
  • - Herstellung der Wicklung gemäß einer bekannten Tech­ nik unter Verwendung eines Spulenkörpers mit sehr genauen Abmessungen;
  • - Einfügung von Unterlagen in die ausgesparten Berei­ che der Formschablone (dieser Verfahrensschritt wird weiter unten in Verbindung mit Fig. 3 näher beschrieben);
  • - Entfernung der Formschablone 8, wobei die Wicklung 3 weiter allein an den Unterlagen 7 anliegt.
Vorzugsweise enthält die Formschablone 8 ausgesparte Bereiche, in die die Unterlagen 7 eingefügt werden sollen. Vorzugsweise füllen entfernbare Teile der Formschablone 8 ursprünglich diese ausgesparten Bereiche und werden später aus der Formschablone entfernt, um die Einfügung der Unterlagen zu ermöglichen.
Dies ist in Fig. 3 zu sehen, die den Spulenkörper 1 im Schnitt vor der Herstellung der Wicklung, aber nach Anbrin­ gen der Formschablone 8 zeigt. Man erkennt den Kern 2, der auch hohl sein kann, und die Stützfläche 10 der Formschablone 8, die ausgesparte Bereiche 11 und volle Bereiche 12 aufweist. Die ausgesparten Bereiche 11 können ursprünglich von entfern­ baren Teilen besetzt sein, so daß die Anlagefläche während der Herstellung der Wicklung eben ist, aber dies ist nicht unbe­ dingt erforderlich. Nach der Herstellung der Wicklung werden die entfernbaren Teile herausgezogen, um die ausgesparten Bereiche 11 freizugeben. In letztere werden dann die Unter­ lagen 7 eingesetzt, wenn die Wicklung fertig ist.
In Fig. 3 erkennt man, daß die Unterlagen die Form eines Winkelsektors besitzen, aber natürlich sind auch andere Formen möglich.
Im Rahmen der Erfindung kann, wie dargestellt, die Formschablone auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, wobei die Unterteilung auch entlang der Winkelsektoren der Unterlagen erfolgen kann. Die Teile werden dann durch eine gemeinsame, ringförmige Klammer zusammengefügt.
Vorzugsweise kann man vor dem Einsetzen der Unterlagen einen Verfahrensschritt, bei dem die Wangen axial nach außen gedrückt werden, was das Einfügen der Unterlagen erleichtert, und einen späteren Verfahrensschritt vorsehen, in dem der Druck auf die Wangen aufgehoben wird, so daß die Elastizität der Wangen für die Erzeugung einer Kompression der Wicklung zwischen den Unterlagen ausgenutzt wird. Natürlich kann man auch alternativ Unterlagen vorsehen, deren Dicke von innen nach außen in der Spule zunimmt.

Claims (7)

1. Spulenkörper (1) für eine Wicklung (3) aus Profilmaterial (4), mit einem zylindrischen Kern (2), auf den die erste Wic­ kelschicht aufgebracht wird, sowie mit Wangen (5, 6), die an den Enden des Kerns (2) liegen und die Seiten der Wicklung zusammenhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwi­ schen den Seitenwangen (5, 6) des Spulenkörpers (2) größer als die Länge der Wicklung (3) ist und daß der Spulenkörper (2) zwischen der Wicklung (3) und jeder Seitenwange (5, 6) minde­ stens eine Unterlage (7) einer solchen Dicke und einer solchen Konsistenz aufweist, daß die Wicklung (3) auf dem Spulenkörper (1) gehalten wird und ihre Integrität unter normalen Betriebs­ bedingungen durch Zusammenwirkung der Unterlagen (7) und der Wangen (5, 6) beibehält.
2. Spulenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlagen (7), die zwischen der Wicklung (3) und jeder Wange (5, 6) angebracht sind, nur je einen Teil der Seiten­ fläche zwischen der Wicklung (3) und der Wange (5, 6) beset­ zen.
3. Spulenkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Unterlagen (7) aus einem starren Material sind, wenn die Wangen (5, 6) aus einem elastisch verformbaren Mate­ rial gebildet werden.
4. Spulenkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Unterlagen (7) aus einem verformbaren Material sind, das den Raum zwischen der Wicklung (3) und der Wange (5, 6) unter Berücksichtigung der Formveränderungen der Wangen (5, 6) des Spulenkörpers (1) ausfüllt.
5. Verfahren zur Herstellung einer Wicklung von Profilmaterial unter Verwendung eines Spulenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • - eine Wickelformschablone wird am Spulenkörper angebracht, die Stützflächen für die Herstellung der Wicklung bietet,
  • - die Wicklung wird hergestellt,
  • - Unterlagen werden in die ausgesparten Bereiche der Form­ schablone eingesetzt,
  • - die Formschablone wird entfernt, worauf die Wicklung nur noch an den Unterlagen anliegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß entfernbare Teile die ausgesparten Bereiche zuerst füllen und dann aus der Formschablone vor der Einfügung der Unterlagen entfernt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verfahrensschritt, bei dem die Wangen axial vorge­ spannt werden, was die Einfügung der Unterlagen erleichtert, und ein späterer Verfahrensschritt vorgesehen sind, in dem die Vorspannung der Wangen aufgehoben wird, so daß die Elastizität der Wangen ausgenutzt wird, um die Wicklung zwischen den Un­ terlagen zu komprimieren.
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