DK148571B - Fremgangsmaade og apparat til fremstilling af kompakte elektriske spoler,f.eks.svingspoler til hoejttalere - Google Patents

Description

i 148571

Opfindelsen angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art. Navnlig ved de nævnte svingspoler er det af betydning, at spolen fremstilles så kompakt eller med så høj fyldfaktor som muligt, dvs. med 5 et højt indhold af trådmateriale i forhold til isola tionsmateriale og andet inaktivt eller varmeisolerende fyld eller mellemrum mellem trådene, idet man for et givet antal vindingslag i spolen må tilstræbe en lille samlet lagtykkelse af vindingerne for på ønsket 10 måde at kunne arbejde med en ringe bredde af det magne tiske luftgab, hvori svingspolen skal monteres. Også i andre forbindelser er det af forskellige grunde ønskeligt at benytte kompakte spoler, f.eks. i transformatorer.

15 Fra beskrivelsen til USA patent nr. 1 041 293 kendes en fremgangsmåde til mekanisk kompaktering af en spoles trådlag.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe den ønskede deformation af trådtværsnittet på en mere effektiv og 20 skånsom måde end ved nævnte mekaniske sammenpresning.

Det har overraskende vist sig, at man ved den i krav l's kendetegnende del angivne termiske kompaktering kan påvirke de tynde tråde med en så stor kraft, at den ønskede deformation indtræder, uden at der fore-25 kommer trådbrud, hvilket formentligt skyldes friktions- bindingen mellem nabotrådene.

Under den termiske kompaktering ifølge opfindelsen kan spolen holdes afkølet udefra, hvis den overhovedet når at blive opvarmet, således at det ved den i krav 1 an-30 førte fremgangsmåde slet ikke bliver nødvendigt af afkøle spolen, men kun dornen.

148571 2

Normalt skal vindingerne i en spole være bundet til hverandre ved hjælp af et egnet bindemiddel, f.eks. termoplastisk formstof, og i en kompakt spole bør mæng-1 den af bindemiddel naturligvis være beskedent. I et 5 særligt arbejdstrin kan den ved fremgangsmåden ifølge krav 1 kompakterede spole derefter yderligere opvarmes med henblik på blødgøring af trådisolationen, således at man på kendt måde underkaster den færdigt viklede spole en varmebehandling, hvorved overtrækket på de 10 mod hinanden anliggende tråddele flyder sammen og danner den ønskede binding mellem tråddelene.

Når man imidlertid anvender den i krav 1 angivne fremgangsmåde til kompaktering af spolen, kan det ifølge opfindelsen være en yderligere fordel, at man som anført 15 i krav 2 lader noget af varmen fra dornen tilflyde spo len under selve kompakteringsprocessen, således at man undgår det førnævnte særskilte arbejdstrin.

Opfindelsen angår desuden et apparat af den i krav 3‘s indledning angivne art, som er ejendommeligt ved det 20 i krav 3's kendetegnende del angivne.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til tegningen, hvorpå: fig. 1 er et sidesnitbillede af en spole med to vindingslag opviklet på en dorn, 25 fig. 2 et tilsvarende billede af spolen efter deforma tionsbehandlingen ifølge opfindelsen, og fig. 3 et detailsnitbillede af vindingslagene i en tilsvarende behandlet spole med flere lag.

For frembringelse af en kompakt spole i henhold til 3 148571 opfindelsen vikler man først spolen på ganske sædvanlig måde ved brug af en rund tråd 2, som er overtrukket med et tyndt lag 4 af et egnet isoleringsstof, såsom polyamid eller polyamid-phenol, som ved opvarmning af 5 spolen kan flyde sammen med overtrækket på de tilstø dende tråddele og ved påfølgende afkøling stivne til dannelse af en fast binding mellem nabotråddelene. Normalt vikles spolen på en rørkerne 6 af tynd folie, der er anbragt på en dorn 8, idet viklingen på kendt måde 10 kan foregå med roterende dorn eller med stillestående dorn. Spolen vikles med stram tråd på en sådan måde, at tråden i hver vinding ligger an mod nabotrådene i samme vindingslag og mod to nabotråde i et tilstødende vindingslag.

15 Som nævnt er det almindeligt kendt, at man efter at have viklet spolen opvarmer denne elektrisk for aktivering af bindemidlet 4. Spolevindingerne vil herved ekspandere en smule, men ved den påfølgende afkøling vil de trække sig sammen igen til deres begyndelsesstil-20 ling. Ved opfindelsen benyttes en anden fremgangsmåde, idet man opvarmer dornen, som afgiver varme til spolen, som holdes afkølet udefra, hvis den overhovedet når at blive opvarmet, før dornen afkøles igen.

Opvarmningen af dornen kan ske på enhver egnet måde, 25 og det er i fig. 1 blot vist som et eksempel, at dornen kan være udformet med indre kanaler 10 til modtagelse af et varmemedium fra en ydre, ikke vist varmekilde.

Det første resultat af en lokal opvarmning af dornen vil være, at denne ekspanderer, hvorved spoletråden 30 påvirkes til strækning. Derefter kan en del af varmen eventuelt overføres til spolen, hvorved bindingsmaterialet 4 blødgøres, ligesom spolen påvirkes til termisk ekspansion og dermed til mindskelse af trådspændingen.

148571 4 Når spolen er opvarmet tilstrækkeligt til, at bindings-materialet 4 er flydt sammen, afbrydes opvarmningen, hvorefter dornen i nogen tid vil forblive varm og ekspanderet.

5 Spolens afkøling udefra sker fortrinsvis ved positiv afkøling, f.eks. ved hjælp af en kold strøm af luft, gas eller forstøvet væske eller ved hjælp af kolde køleskaber, som bringes i kontakt med spolens yderside.

Denne køling f-år spolen til at krympe, men da dornen 10 stadig er ekspanderet, vil krympningen give sig udslag i en kraftig trækpåvirkning på tråden og en dertil hørende indadgående radialkraft på denne, således at yderlaget trykker mod inderlaget, der igen trykker mod dornen gennem folien 6. De herved optrædende kræfter viser 15 sig at være så store, at de enkelte dele af tråden tryk- deformeres ved anlægget mod de omgivende dele, og resultatet bliver, som vist i fig. 2, at spolens tværsnits-form bliver bicelleagtig, dvs. med en meget høj fyldfaktor og med en optimal fordeling af bindemidlet mellem 20 tråddelene, idet bindemidlet i øvrigt ved afkølingen fikserer spolen i den opnåede form.

Bicellestrukturen er endnu mere udpræget i en spole med tre eller flere vindingslag, se således fig. 3, der viser et udsnit af en spole med fire lag fremstil-25 let efter ovennævnte metode. Denne spole er i øvrigt viklet direkte på dornen uden brug af en rørkerne 6.

Efter kølingen og deformationen af spolen afkøler man dornen, hvorved denne trækker sig sammen og derved muliggør en let afbrækning af spolen derfra. Dornen kan kø-30 les naturligt eller ved tilførsel af kølemedium til det ydre eller det indre af dornen, og efter aftræknin-gen af spolen kan den modtage et nyt spoleemne enten ved brug af dornen som vikledorn eller ved anbringelse 5 148571 på dornen af et forudviklet spoleemne. Tykkelsen af den deformerede spole vil kunne formindskes yderligere ved afslibning af det overflødige isolations- og bindings-materiale på den fri overflade af spolen.

5 Det er for opfindelsen væsentligt, at spoleemnet krym- pes ved køling imod en ekspanderet dorn, som derefter kan sammentrækkes for frigivelse af spolen. Deformationen ved kølekrympningen er ikke primært afhængig af, at spolen forinden har været opvarmet til nogen bestemt 10 temperatur, men ved den beskrevne forudgående opvarm ning til f.eks. 300° opnås dels den ønskede sammensmeltning af bindingsmaterialet og dels en lettelse af tråd-deformationen under krympningen. Tråden deformeres dog, selvom den ikke er særlig varm, idet der ved krympnin-15 gen optræder meget store kræfter; tråden kan holde til den store strækkraft, fordi vindingerne overalt er i friktionsindgreb med hinanden.

Som nævnt omfatter opfindelsen tillige et apparat til fremkaldelse af spoledeformationen i henhold til foran-20 nævnte principper; apparatet kan være kombineret med en'viklemaskine, således at det automatisk modtager de viklede spoleemner fra denne, eller det kan være integreret med viklemaskinen, idet dets ekspansions-dorne direkte udnyttes som - vikledorne. Dornene kan være 25 anbragt i en række på en bevægelig understøtning såsom et rundbord, som i fig. 1 er betegnet med 12, og som successivt fører dornene forbi en modtagestation, hvori de modtager spoleemnerne enten ved direkte påvikling eller ved modtagelse af forud viklede spoler, derfra 30 videre til en opvarmningsstation, hvori dornene opvar mes f.eks. ved indledning af varm olie eller luft i det indre kanalsystem 10 gennem dermed samvirkende huller eller slidser 14 i et mod understøtningen 1Z anliggende gliderlegeme 16. Det er dog for opfindelsen helt 148571 6 underordnet, hvorledes opvarmningen finder sted, dvs. opvarmningen kan også foregå udefra f.eks. ved hjælp af højfrekvens. Alternativt kan man med højfrekvens opvarme en hjælpedarn, som skydes ind i en cylindrisk 5 dorn 8. Understøtningen 12 bevæges derfra videre til eller gennem en spolekølestation, hvori der findes egnede midler til køling af spolerne udefra, hensigtsmæssigt ved simpel’påblæsning af kold luft eller forstøvet vand, hvorved den omtalte deformation af spoletrå-10 den finder sted. Næste station er en aftagestation hvori spolerne kan aftages fra dornene efter at disse i mellemtiden er nedkølet enten ved naturlig køling eller ved tvangskøling, f.eks. ved indledning af køleluft eller væske gennem kanalsystemet 10. Fra denne station føres 15 dornene tilbage til nævnte modtagestation. Maskinen kan alternativt være udført med midler til mekanisk styret ekspansion og kontraktion af dornene eller med nævnte midler til mekanisk presning af spoleemnerne.

Det skal nævnes, at spoler med tråd af aluminium eller 20 blødt kobber er særligt velegnede til at behandles på den angivne måde, samt at man ved opfindelsen også overvinder det problem, at spoletykkelsen normalt er forøget lokalt ved de områder, hvor tråden fra én vinding krydser en underliggende vinding for i næste vinding 25 at kunne lægge sig i fordybningen mellem to nabotråde i det underliggende lag; i nævnte krydsningsområder vil der nemlig ved krympningen ske en kraftig lokaldeformation ved fladtrykning af tråden, således at der sker en udjævning af krydsningen. I fig. 5 er vist et 30 krydsningssted med tråden W som er den centrale tråd i det aktuelle område.

Ved opfindelsen kan udmærket fremstilles spoler med ikke-cirkulær form, men normalt bør det foretrækkes først at tildanne en cirkulær spole, som efter krymp- 7 148571 ningsbehandlingen presses til sin ønskede form.

Spoler fremstillet i henhold til opfindelsen vil udmærke sig ved at have en høj fyldfaktor. Den kompakte form er ikke altid i sig selv væsentlig, men det er en meget 5 vigtig følgevirkning, at spolen er mekanisk stærk på grund af den tætte binding mellem trådvindingerne og mellem disse og en eventuel spolekerne, ligesom den kompakte spole vil udmærke sig ved en god varmelednings-evne.