DE4445572C2 - Spulenkörper für eine Wicklung aus Profilmaterial und Verfahren zur Herstellung einer solchen Wicklung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Spulenkörper ist bekannt, beispielsweise aus der Druckschrift US-A-3 116 033. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstel­ lung einer Wicklung aus Profilmaterial mit rechteckigem Querschnitt auf einem solchen Spulenkörper.

Gemäß der erwähnten Druckschrift sind die Seitenwan­ gen mit einer lockeren und leicht verformbaren Schicht be­ deckt, die während des Wickelvorgangs einen Wulst bildet, der verhindert, daß die Außenkante des aufzuwickelnden Pro­ filmaterials in den Spalt zwischen der Seitenwange und dem bereits vorhandenen Wickel "abstürzt".

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 Profil­ materialien, die einen quadratischen oder ähnlichen Quer­ schnitt besitzen, müssen sehr genaue Abmessungen aufweisen, z. B. 0,6.0,6 mm mit einer Genauigkeit von 3 µm. Das Pro­ filmaterial enthält Kanten, die ganz genau erhalten bleiben müssen, beispielsweise 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 be­ kannt, 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 nächstfolgenden Schicht zu bilden, wobei diese Überlappung für aufeinanderfolgende Schichten in einer von Schicht zu Schicht verschobenen Win­ kelstellung erfolgt, wie dies ebenfalls bekannt 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 Seitenwangen, die als kreisförmige Scheiben an den Enden des Kerns liegen und die Seitenflächen der Wicklung abstützen.

In einer bekannten Technik wird der Spulenkörper auf­ grund der Anforderungen an die Abmessungen der Wicklungen des Profilmaterials aus einem spanend bearbeiteten Metall­ teil 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 Profilmateri­ al nicht auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen preiswerten Spulenkörper aufzuzeigen, bei dem dafür gesorgt ist, daß sich die einzelnen Windungen einer Schicht unabhängig von der Wickelspannung sauber aneinanderlegen, so daß in jeder Wickelschicht eine gleiche definierte Anzahl von Windungen vorhanden ist. Diese Aufgabe wird durch den Spulenkörper gemäß dem Kennzeichen des Anspruch 1 gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen dieses Spulenkörpers sowie des Verfahrens zum Wickeln einer Spule mit diesem Spu­ lenkörper wird auf die weiteren Ansprüche verwiesen.

So können der Spulenkörper und insbesondere dessen Seitenwangen aus einem Material mit einer geringeren Form­ stabilität hergestellt sein, als aufgrund der Abmessungser­ fordernisse der Wicklung nötig wäre. Man kann so für die Wicklung von Profilmaterial preiswerte Spulenkörper verwenden, wie sie im Handel erhältlich sind.

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 zylindrischen Kern 2 ist die erste Wicklungsschicht 3 eines Profil­ materials aus Messingdraht 4 aufgebracht. Der Spulenkörper enthält weiter Wangen 5 und 6 mit kreisförmigem Umfang an den Enden des Kerns 2. Die Wicklung enthält mehrere überein­ anderliegende Schichten, die je aus einer Anzahl von anein­ anderliegenden Windungen des Profilmaterials bestehen, das in diesem Beispiel einen quadratischen 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 Spulenkör­ pers 1 ist größer als die Länge der Wicklung 3. Zwischen die Wicklung und jede Wange ist mindestens eine Unterlage 7 ei­ ner solchen Dicke und einer solchen Konsistenz eingefügt, daß die Seiten der Wicklung abgestützt werden und die Wick­ lung ihre Integrität unter normalen Betriebsbedingungen auf­ grund des Zusammenwirkens der Unterlagen 7 und der Wangen 5 und 6 beibehält.

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 befindliche Spulenkörper verwenden. Die Unterlagen ihrer­ seits 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 entsprechen­ de Seite der Wicklung ausübt und so die Unterlage an die Sei­ tenfläche der Wicklung unter normalen Verwendungsbedingungen dieses Produkts andrückt. In einer Variante bestehen die Unterlagen 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 rechteckigem Querschnitt, mit einem zylindrischen Kern (2), auf den die erste Wickelschicht aufgebracht wird, sowie mit Seitenwangen (5, 6), die an den Enden des Kerns (2) angeordnet sind und parallel zur Grenze des Wicklungsbereichs verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen 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 einschiebbare Unterlage (7) einer solchen Dicke und einer solchen Konsistenz aufweist, daß die Wicklung (3) auf dem Spulenkörper (1) durch Zusammenwirkung der Unterlagen (7) und der Seitenwangen (5, 6) gehalten wird.

2. Spulenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlagen (7), die zwischen der Wicklung (3) und jeder Seitenwange (5, 6) angebracht sind, nur je einen Teil der Seitenfläche zwischen der Wicklung (3) und der Wange (5, 6) besetzen.

3. Spulenkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Unterlagen (7) aus einem starren Material sind, wenn die Seitenwangen (5, 6) aus einem elastisch verformbaren Material 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 Seitenwange (5, 6) unter Berücksichtigung der Formveränderungen der Seitenwangen (5, 6) des Spulenkörpers (1) ausfüllt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Wicklung aus Profilmaterial auf einem Spulenkörper mit einem zylindrischen Kern und an den Enden des Kerns angeordneten Seitenwangen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - eine Wickelformschablone wird am Spulenkörper angebracht, die Stützflächen für die Herstellung der Wicklung bietet, die Anlageflächen der endgültigen Wicklung entsprechen,
• - die Wicklung wird hergestellt,
• - Unterlagen werden in ausgesparte Bereiche der Wickelformschablone eingesetzt,
• - die Wickelformschablone wird entfernt, worauf die Wicklung nur noch an den Unterlagen anliegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß entfernbare Teile die ausgesparten Bereiche der Wickelformschablone zuerst füllen und dann aus der Wickelformschablone vor der Einfügung der Unterlagen entfernt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwangen zur Erleichterung der Einfügung der Unterlagen axial vorgespannt werden und bei Aufhebung der Vorspannung der Seitenwangen die Elastizität der Seitenwangen ausgenutzt wird, um die Wicklung zwischen den Unterlagen zu komprimieren.