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Verfahren zum Aufbringen von Wickelkernen auf Spulen bzw. Wicklungen
von Transformatoren, Drosseln, Wandlern u. dgl. Das Hauptpatent bezieht sich auf
ein Verfahren zum Aufbringen von, Wickelkernen auf Spulen bzw. Wicklungen von Transformatoren,
Drosseln o.@dgl., bei :dem der bandförmige Kernwerkstoff vor dem Aufbringen mit
annähernd solchem Durchmessergewickelt wind, wie er auf die Wicklung zu liegen kommt,
sodann wärmebehandelt und nach Durchführung seines äußeren Endes durch das Wicktungsfenster
(die äußerste Kernwindung zu einer Schleife sowie durch Drehen derselben bei gesichertem
inneren Ende der fertige Kerngebildet wird.
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Bei der zusätzlichen Erfindung handelt es sich darum., auf zwei oder
mehrere nebeneinander ,angeordnete Spulen, einen gemeinsamen Wickelkern aufzubringen.
Will .man hiexauf das Verfahren des Hauptpatentes anwenden,, so kanil man dies nur
bei Verformung der Kreisform des Kernes erreichen. Dadurch kann aber das. Band über,die
El.ästizitätsgrenze hinaus beansprucht.werden. Das ist für das folgende Aufwickeln
auf die Wicklung u a,-ünstig, .da das Band im: Fertigzustand mechanische Spannungen
behält.
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Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß die Spulen, auf
die der gemeinsame Wickelkern aufgebracht wind, zunächst voneinander entfernt angeordnet
wenden, worauf das Kernband durch die Spulenfenster hindurch. auf den größeren Durchmesser
umgewickelt und schließlich unter Gegeueinanderbewegen der Spulen wieder auf den
ursprünglichen Durchmesser gebracht wird.
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'Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
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Fi:g. r zeigt einem Kern; aus magnetischem Bandwerkstoff vor -dem
Aufbringen auf @die Wicklung in der Form, die er im Endzustand aufweisen soll. Fig.2
ist eine Draufsicht auf eine Vorrichtung, mittels welcher ein Wickelkern .auf mehrere
Spulen aufgebracht wird. Fig. g ist ein Schnitt durch (die in Fig. 2 dargestellte
Vorrichtung. In F.ig. 4 6
wird die Vorrichtung gemäß den
Fig. 2 und 3 teilweise in Seitenansicht gezeigt. Fig.S zeigt in schematischer Darstellung
eine Stufe in dem Verfahren gemäß der Erfindung, von dein Fig.6 einen weiter fortgeschrittenen
Zustand darstellt, während in Fig. ; der Endzustand zu sehen ist. Fig.8 läßt in
einem Teilschnitt die Befestigung des Kernbandes am Wicklungsschenkel erkennen.
Fig.9 zeigt den fertigen Aufbau eines dreiteiligen Gerätes. Fig. io veranschaulicht
eine fertige Eisendrossel.
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In den Fig.7, 9 und io sind Anordnimgen mit einem oder mehreren ringförmigen
Wickelkernen zu sehen, z. B. dem Kern i i, welcher sich um den Wicklungsschenkel
12 eines aus zwei Spulenanordnungen bestehenden Gerätes legt. Der Schenkel 12 wird
durch die eng beieinanderliegenden Schenkel 15 und 16 der Anordnungen 13 und 14
gebildet. Bei dem bekannten Verfahren wird nun, wie bereits erwähnt, ein Wickelkern
in der Weise auf eine Wicklung gebracht, daß der auf seinen endgültigen Durchmesser
gewickelte und wärmebehandelte Kern zunächst durch das Wicklungsfenster hindurch
auf einen größeren Durchmesser umgewickelt wird. Bei .dem in den Fig. 7 und 9 dargestellten
Aufbau ist es aber schwierig, den Kern durch die Wicklungen hindurch zu einer größeren
Schleife umzuformen und dann auf den früheren Durchmesser zurückzubringen. Um eine
Streckung des Kernbandes über die Elastizitätsgrenze hinaus zu verhindern, darf
die Schleife nicht aus ihrer Kreisform gebracht werden. Aus diesem Grunde werden
die einzelnen nicht konzentrischen Spulenanordnungen, wie die Spulensysteme 13 und
1.I, während des Z@mwiclelns des Kernes auf einem größeren Durchmesser voneinander
getrennt angeordnet, wie es in Fig. 5 zu sehen ist. Wie die Fig. 2 v eranschaulicht,
werden die Wicklungssysteme 13 und 14 in einem solchen Abstand gehalten, daß die
Kernschleife unbehindert durch die Wicklungsfenster geführt werden kann. Die Kernschleife
umfaßt dann nicht nur die Schenkel 15 und 16, sondern auch die ursprüngliche Bandspule
des Kernes i i.
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Die Kernspule i i, die zur Erlangung der endgiiltigen Form wärmebehandelt
worden ist, wird in bezug auf die Wicklungssysteme 13 und 1.1. in einer geeigneten
Lage gehalten. Das äußere Ende 18 des Kernbandes ist durch die Wicklungsspulen 13
und 14 hindurch- und zur Kernspule i i zurückgeführt, auf deren Außenseite es befestigt
ist. Dann wird die Kernspule i i gedreht. Dabei dreht sich die Kernschleife 17 gleichfalls,
wobei das Band von der Außenseite der Spule i i lauf die Innenseite der Schleife
17 umgewickelt wird. Diese Drehung wird so lange fortgeführt, bis das gesamte Band
auf die Schleife 17 übergegangen ist. Darauf werden die Befestigungen der Bandenden
gelöst und die Schleife 17 schrumpft zusammen, während die Wicklungssysteme 13 und
1.1 in der gleichen Weise gegeneinander Bewegt werden, wie der Durchmesser der Schleife
17 abnimmt. Ein Zwischenzustand dieses Vorganges ist in Fig. 6 und der Endzustand
in Fig. ; zu sehen. Handelt es sich uin ein Gerät mit mehr als einem Wickelkern,
so wird der gleiche Vorgang an dein nächsten Wicklungssystem wiederholt. So können
z. B. dreispulige, dreischenklige Geräte mit zwei Kernen versehen werden, wie es
in den Fig.9 und io dargestellt ist.
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Zur Erleichterung des Einschrumpfungsvorganges und um dabei die Isolation
de-Wicklung nicht zu beschädigen, ist es zweckmäßig, das innere Ende i9 der Schleife
au der Wicklung zu befestigen. Z. B. kann, wie Fig.8 zeigt, um die Wicklung 15 ein
Band 2o aus Isolierstoff gelegt werden. Daran kann man das innere Ende des Kernbande:
19 in irgendeiner geeigneten Weise befestigen, z. B. mittels Klammern oder durch
Kleben. Zier Befestigung kann auch (las freie Ende 2o des-Bandes 21 dienen.
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Beim Aufbauen das Gerätes ist es am vorteilhaftesten, daß die Kernspulen
bei lotrechten Wicklungsschenkeln. waagerecht angeordnet sind. Es ist natürlich
auch möglich, .daß die Wicklungen und die Kernspulen waagerecht liegen. In der folgenden
Beschreibung der in den Fig. 2 und 3 abgebildeten Vorrichtung isst vorausgesetzt,
daß die Wicklungen lotrecht angeordnet sind. Die dargestellte Vorrichtung enthält
einen Tisch 22, ein paar Treibrollen 23 und 2.1 für das Kernband, einen .nicht dargestellten
Antriebsmotor, bewegliche Wicklungshalter 25 und 26 und einen geeigneten L'bertragungsinechanismu:s
zwischen dem Antriebsmotor und den Rollen 23 und 24 und 27 bis 30.
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Im Tisch 22 befindet sich ein langer Schlitz, der breit genug ist,
um die Wicklungssysteme aufzunehmen. Unter diesem Schlitz sind die Führungen für
die Wicklungshalter 25 und 26 angeordnet. Sie gestatten, die Wicklungshalter von
einem Ende des Tisches bis zur Mitte entlang des Schlitzes zu verschieben. Die Führungen
sind den Haltern angepaßt. Man kann die Halter mit seitlichen Rollen versehen und
die Führungen. als Schienen ausbilden. Gemäß der Erfindung sind jedoch die Halter
a5 und 26 mit geraden Leisten versehr, die auf Rallen 32 laufen. Diese Rollen könnea
Kränze 33 aufweisen, die die Halter in dein Schlitz 31 führen.
Jeder
Wicklungshalter weist eine Grundplatte 34 von der Form eines T-Eisens mit nach unten
gerichteten Flanken auf, die auf den Rollen 33 aufsitzen. An den Platten 34 sind
Klemmvorrichtungen 36 befestigt, die überhä.ngen& Arme 37 aufweisen:, in denen
Schrauben 38 angeordnet sind. Sowohl die unteren als auch die oberen Greifarme 39
und 4o der Klemmvorrichtungen 36 sind mit Druckstücken 41 versehen, die als Stifte
oder Rollen ausgebildet und z. B. mit Gummi überzogen sein können, um die Isolation
der Wicklung zu schützen. Mindestens ein Halter, z. B. der Halter 25., wird zweckmäßig
so :groß' ausgefiihrt, daß er mehrere Wicklungen zugleich aufnehmen kann, wie in
Fig. 3 angedeutet ist.
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Die Treibrollen 23 und 2.4 sind so gelagert, daß sie an das Band des
Kernes i i nachgebend angreifen. Eine von ihnen kann beweglich angeordnet sein,
und zwar so, daß beide Rollen gegeneinander federn. Z. B. kann die innere Rolle
23 auf einem quer beweglichen Schlitten angeordnet sein und eine oder beide Rollen
können durch geeignete Übertragungsmittel mit der vom Motor .angetriebenen Welle
42 in Verbindung stehen. Damit der Einschrumpfvorgang ungehemmt vor sich gehen kann,
ist die Rölle 23 nach rückwärts beweglich gelagert. Die mechanischen Anordnungen
zum Antreiben der Rollen 23 und 24 sind nicht Gegenstand der Erfindung und daher
hier nicht im einzelnen beschrieben.
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Die Rollen 27 bis 30 sitzen an den Armen 43. Diese Arme sind
auf den Achsen 44 gelagert, die über, geeignete Getriebeteile mit der Antriebswelle
42 in Verbindung stehen. Die Rallen 27 bis 30 sitzen auf Stangen,
die über die Teile 45, 46 und 47 an die Achsen 44 angeschlossen sind. Um
den Rollen 27 bis 3o die erforderliche Bewegung zu gestatten, sind im Tisch 22 Schlitze
48 vorgesehen. Zum Bewegen der Arme 43 dienen Hebel 49, von denen nur einer dargestellt
ist. Diese Hebel stehen über Gelenke 5o mit den Armen 43 in Verbindung. Beim Drücken
der Hebel in Richtung zur Mitte der Vorrichtung bewegen sieh die Arme gegeneinander.
Es kann natürlich auch eine weitere Gelenkanordnung mit an die Wicklungshalter
25 und 26 angreifenden Armen vorhanden sein, um mit dem Kleinerwerden der
Schleife die Wicklungen gegeneinander ztr bewegen.
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Die Vorrichtung wird in der im folgenden beschriebenen Weise gehandhabt.
Zunächst wenden die Wicklungssysteme 13 und 14 mittels der Schrauben 38 in den Haltern
25 und 26 befestigt. Die Kernspule i i wird um die Rolle 23 gelegt und ihr äußeres
Ende gelöst. Der Antriebsmotor wird eingeschaltet. Er treibt über die Welle 42 die
Rollen 23 und 24 an, die das Umwickeln des Kernhandes besorgen. Sobald die Schleife
17 durch die Wicklungen 13 und 14 hindurchgeführt und das Ende 18 befestigt ist,
wickelt sich die Spule ii in die-Schleife 17 um. Nachdem das Band in die Schleife
17 übergegangen ist, wie in: Fig. 5 dargestellt, und das innere Ende am Wicklungsschenkel
15 befestigt worden ist, wird die Befestigung des Bandendes 18 gelöst und die Rollen
23 zurückbewegt. Darauf wird der Hebel 49 einwärts bewegt, wobei der Antriebssuotor
eingeschaltet ist, und die Rollen 27 bis 30 drücken die Kernspule zusammen, wie
die Fig. 6 und 7 zeigen. Während dieses Vorganges werden die Wicklungshalter 25
und 26 gegeneinander be-#vegt, vorausgesetzt, daß nicht eine selbsttätig wirkende
Verbindung zwischen ihnen und den Hebeln 49 besteht. Man, kann auch die Führungen
der Halter 25 und. 26 so anordnen, daß die Halter durch die Schwerkraft angetrieben
werden. Ferner ist es auch möglich., die Bewegung durch Antreiben der Rollen 32
herbeizuführen. Ist der Kern schließlich fest zusammengewickelt, wie in Fig.7 zu
sehen ist, so wird das freie Bandende, z. B. durch Schweißen, festgemacht.
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Handelt es sich um die Herstellung eines Gerätes nach den Fig. 9 und
io, welches noch einen zweiten Kern 51 bekommen soll, so wird de in der Fig.7 dargestellte
Anordnung aus dem Halter 26 gelöst und in den Halter 25! eingespannt. Die Spule
14 ist dann links anzuordnen, wie es in der Fig. 3 mit unterbrochenen Linien dargestellt
ist. ' Danach wird in dem Halter 26 eine dritte Wicklung 53 befestigt. Nun wird
der im vorstehenden beschriebene Vorgang wiederholt, so d.aß schließlich der zweite
Kern 51 die Wicklungssysteme 53 und 13 verbindet und der in Fig. 9 zu sehende Aufbau:
erzielt wird. Um Verwechslungen auszuschließen, sind die Ringe i 1, 14 und 53 der
Fig. 9 in Fig. 3 mit i i', i4' und 53' bezeichnet.
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Vorzugsweise haben die Wicklungen 13, 14 und 53 einen derartigen Querschnitt,
daß der sich ergebende Querschnitt des Schenkels 12, wie in Fig.7 -dargestellt,
kreuzförmig oder abgestuft ist.
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Es versteht sich, daß @die Wicklungen je nach Art des Gerätes in geeigneter
Weise elektrisch angeschlossen, sind. Um z. B. eine Drosselspule gemäß den Fig.9
und io zu erhalten, kann die mittlere Wicklung 13 zur Erzeugung einer Vormagnetisierung
der Kerne i i und 51 an eine regelbare Gleichstromquelle angeschlossen werden. Die
Wicklungen'i4 und 51 können in Serie oder
parallel in einen Wechselstromkreis
eingeschaltet werden. Man sieht, daß die Kupfer-und Eisenspulen fest miteinander
verbunden sind. Man erkennt ferner, daß die Wicklungen 13 und 14 radial vom
Schenkel 12 ausgehen. Gegenüber einem Aufbau, bei dem alle Wicklungen konzentrisch
angeordnet sind, wird hier die mittlere Länge der Kupferwindungen und damit der
Kupferverbrauch gering.
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Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung jedoch nicht auf Drosselspulen
beschränkt, sondern ebenso bei Transformatoren anwendbar. 1n diesem Fall haben die
Wicklungssysteme einen gemeinsamen Kern. jedes Wicklungssystem kann aus konzentrisch
ineinander angeordneten Primär- und Sekundärwicklungen bestehen (Fig. 7 und 9).
Bei einem zweiphasigen Transformator ist natürlich das Verfahren mit dem in h i.g.
7 dargestellten Zustand beendet, wobei die beiden Wicklungssysteme durch einen einzigen
Kern miteinander verbunden sind. Dabei wird natürlich das Fenster der Wicklung 13
lediglich für die Aufnahme dieses einen lLernes i i bemessen.