DK169799B1 - Isolationsindretning for elektriske spoler og transformatorviklinger - Google Patents

Description

DK 169799 B1

Opfindelsen angår elektriske spoler og transfor-raatorviklinger med hovedsageligt rektangulært viklingstværsnit og omfattende et lag af fleksibel folie, som strækker sig på spolens eller viklingens inderside og 5 endeflader.

Sådanne i solat ions indretninger benyttes navnlig ved transformator primær- og/eller sekundærviklinger for at skabe en isolationsbarriere mellem netspændingen, f .eks.

220V, og brugerberørlige dele af elektriske apparater, 10 og af elektricitetsmyndighederne stilles specificerede krav til isolationsegenskaberne for forskellige anvendelsesformål .

For isolationen mellem transformatorens primær- og sekundærviklinger kræves således hyppigt en krybe-15 strømsafstand på mindst 6-8 mm mellem enhver del af primærviklingen og enhver del af sekundærviklingen samt en minimumstykkelse af isolationsbarrieren, som afhængigt af anvendelsen kan variere mellem 0,4 og 1,0 mm.

I tilfælde hvor en isolationsbarriere opbygges af flere 20 tyndere lag, stilles normalt krav om, at mindst et lag kan modstå en foreskrevet testspænding.

Til opfyldelse af disse krav har traditionelt været benyttet følgende metoder.

1. Placering af viklingerne i koaksial forlængelse 25 af hinanden, f.eks. gennem brug af kammeropdelte spoleforme. Denne metode medfører en for høj spredningsselvinduktion og er ikke anvendelig i forbindelse med højfrekvente impulstransformatorer (switch-mode transformatorer) .

30 2. Koaksial placering af viklingerne uden om hinanden med en mellemliggende trelags isolation, hvor den nødvendige krybeafstand opnås ved vikling på en smallere bredde og afslutning med kanttape eller plastblokke samt ved anvendelse af isolerede tilled-35 ninger. På grund af det ugunstige forhold mellem 2 DK 169799 B1 effektivt kobbertværsnit og isoleringstværsnit er denne metode navnlig uegnet for mindre transformatorer, idet der også her opstår en høj spredningsselvinduktion.

3. Indpakning eller bandagering af de enkelte 5 viklinger i trelags tape. Navnlig ved anvendelse af runde spoleforme er denne metode besværlig og giver anledning til stor produktionsusikkerhed, idet der som følge af mangelfuld overlapning af tapebeviklingen kan optræde betydelige lokale variationer eller huller i 10 isolationstykkelsen.

4. Anvendelse af specielle spoleforme tilegnet en snæver konkret produktapplikation eller tilsvarende speciel udformning af spoleopbygningen suppleret med indstøbningsteknik. Ud fra økonomiske betragtninger er 15 sådanne metoder kun relevante i forbindelse med større fabrikationsserier, som kan retfærdiggøre de forholdsvis høje værktøjsomkostninger m.v.

Fra GB offentliggørelsesskrifterne nr. 2 125 227 og 2 125 228 er det kendt at isolere koncentriske 20 primær- og sekundærviklinger i en transformator fra hinanden ved hjælp af et lag ekstremt strækbart isolationsbånd, som efter bevikling af den i en spoleform anbragte primærvikling vikles på dennes yderside og strækkes således, at dens længdekanter bringes til at 25 dække spoleformens endevægge op over og omkring disses perifere kanter. Strækningen af båndet medfører imidlertid en ukontrollerbar formindskelse af isolationslagtykkelsen, og metoden er ikke egnet til spoleforme med ikke-cirkulært tværsnit, f.eks. firkantede forme 30 eller spoleforme med terminalblokke. Desuden fordrer den en afsluttende indstøbning.

På denne baggrund er det formålet for opfindelsen at anvise en ny udformning af en isolationsindretning af den angivne art, som kan benyttes både for kerneløse 35 spoler og transformatorer uafhængigt af transformatorty- 3 DK 169799 B1 pe, og som uden indstøbning tillige kan bruges med og uden anvendelse af spoleform med bevarelse af et gunstigt forhold mellem effektivt kobberareal og isoleret viklingstværsnit og med effektiv kontrol af 5 isolationsbarrierens minimum tykkelse til sikring af opfyldelse af myndighedskrav.

Til opnåelse heraf er en isolationsindretning ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at isolationslaget er frembragt af et foliemateriale, som efter at være 10 tildannet i en til den pågældende viklings ydre dimension passende rørform deformeres til et til viklings-tværsnittet passende hovedsageligt U-formet tværsnits-profil. Isolationsindretningens U-formede tværsnitsprofil har endepartier med en sådan bredde, at de rager 15 så meget uden for den tilsigtede viklings tykke Ise, at de ved en efter beviklingen foretaget deformation kan føjes ind over spolens eller viklingens yderside.

Isolationsindretninger frembragt ifølge opfindelsen kan i princippet benyttes både for kerneløse spoler og 20 for enhver vikling på en transformer af den angivne art, d.v.s. primærviklingen eller sekundærviklingen alene eller begge disse viklinger ligesom den kan benyttes for hver af primær- eller sekundærviklingerne i en transformator med flere primær- og/ eller sekundærviklinger.

25 Den frembragte isolationsbarriere er velegnet i forbindelse med viklinger anbragt i såvel standard som specialspoleforme men kan desuden finde anvendelse helt uden spoleform, ved at beviklingen foretages på en specialdorn og bæres af den omsluttende isolations-3 0 barriere.

Med en under hensyn til de aktuelt gældende myndighedskrav fastlagt sammensætning af isolationsmaterialet opnås en høj grad af sikkerhed for vedvarende opfyldelse af krav til krybes trømsaf s tande og mini-35 mumsisolationstykkelse.

4 DK 169799 B1

Gennem opfindelsen opnås som hovedfordel navnlig en bedre fordeling mellem effektivt kobberareal og isoleret viklingstværsnit, hvilket giver mulighed for reduktion af transformatordimensioneme eller for lavere 5 driftstemperaturer. På grund af muligheden for forøgelse af den effektive spolebredde opnås endvidere som en væsentlig fordel for transformatoren en bedre kobling mellem viklingerne, hvilket navnlig er af betydning for højfrekvente impulstransformatorer af switch-mode typen.

10 Opfindelsen giver tillige mulighed for en pro duktionsmæssig lettelse, ved at det i højere grad er muligt at undgå isolerede tilledninger gennem tilstrækkelig omslutning af de enkelte viklinger.

Ved en for praktiske formål velegnet udførelsesform 15 for opfindelsen består isolationsmaterialet af et krympebart materiale, og deformationen til det nævnte U-formede profil foretages ved krympning under varmepåvirkning eller anden fysisk påvirkning. Sådant krympebart materiale kan foreligge i form af et ekstruderet 20 rørformet emne (krympe-flex) eller i form af tape.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig 1 som udførelsesform for opfindelsen viser en transformator med koncentriske primær- og sekundærvik-25 linger; fig 2-4 illustrerer fremstillingen af en isolationsindretning ifølge opfindelsen; fig 5 og 6 tildanning af et isolationslag i rørform i forbindelse med hhv. en cirkulær og en firkantet 30 spoleform; og fig 7-11 forskellige eksempler på spole- og transformatorviklinger med en isolationsindretning ifølge opfindelsen.

Ved den i fig 1 viste transformator er primærvik-35 lingen 1 og sekundærviklingen 2 anbragt koaksialt 5 DK 169799 B1 udenom hinanden i en fælles spoleform 3, således at de to vindinger i deres fulde længde overlapper hinanden. Spoleformen 3 omslutter på sin side en j ernkerne 4.

Hver af viklingerne 1 og 2 består på kendt måde 5 af et betydeligt antal vindinger af lakeret kobbertråd viklet på en sådan måde, at hver af viklingerne får et i hovedsagen rektangulært viklings- eller kobbertværsnit .

I det viste eksempel er både primærviklingen 1 10 og sekundærviklingen 2 forsynet med en isolationsindretning ifølge opfindelsen i form af isolerende lag 5 og 6, som i det viste eksempel helt dækker den mod kernen 4 vendende inderside af hver vikling, samt viklingens endeflader og tillige er bukket ind over og 15 dækker i det mindste en del af viklingens yderside.

Som det fremgår af fig 2-4 frembringes isolationslaget ved, at et lag foliemateriale først tildannes med en rørform 7 passende til yderdimensionen af spoleformen 4's endevægge 8 eller, såfremt der ikke benyttes 20 spoleform, yderdimensionen af selve spolen eller viklingen.

Det i rørform tildannede folielag 7 deformeres herefter til et hovedsageligt U-formet tværsnitsprofil 7a som vist i fig 3, passende til spoleformen 4 25 eller, hvis der ikke benyttes spoleform, til spolens viklings tværsnit. Det U-formede tværsnitsprofil tildannes med endepartier 7b, 7c med en sådan radial bredde, at de rager så meget uden for den tilsigtede viklingstykkelse, at de efter beviklingen kan føjes ind 30 over spolens eller viklingens yderside og dække en væsentlig del af eller eventuelt hele denne side.

Frembringelsen af isolationslaget med rørformen 7 forud for deformationen til det U-formede tværsnitsprofil kan ske ved afskæring fra et i rørform ekstruderet 35 emne af et passende isolationsmateriale, eller som vist 6 DK 169799 B1 i fig 5 og 6 ved en for praktisk produktion mere velegnet metode, ved at spoleformen 10, 10' omvikles med et baneformet isolationsmateriale 9, 9' til dannelse af rørformen 7.

5 Ved en til praktisk brug velegnet udførelse er isolationsmaterialet et krympebart materiale, og deformationen til det U-formede tværsnitsprofil foretages ved en krympeproces, fortrinsvis ved en kontrolleret varmepåvirkning.

10 Som illustreret i fig 7-11 er der ved brug af isolationsindretninger ifølge opfindelsen i forbindelse med transformere som vist i fig 1 en betydelig valgfrihed med hensyn til isolationsindretningens udformning og anbringelse.

15 Ved den i fig 7 viste udførelse, som svarer til den i fig 1 viste, er isolationsindretninger 11 og 12 således anbragt både omkring primærviklingen 13 og sekundærviklingen 14 på en sådan måde, at de dækker indersider og endeflader af begge viklinger og tillige 20 dækker en del af viklingernes ydersider.

I fig 8 og 9 er vist udførelser, hvor hhv. kun primærviklingen 13' og sekundærviklingen 14' har en isolationsindretning, hhv. 11' og 12', udformet på samme måde som i fig 7.

25 I fig 10 er vist en udførelsesform, hvor en isolationsindretning 15 omkring en primærvikling 16 fuldstændigt omslutter viklingen også på dennes yderside.

Endelig er i fig 11 vist en isolationsindretning 30 17 omsluttende en enkelt spolevikling 18.

I fig 12 og 13 er vist alternative udførelser, hvor der for hver af de viste primær- og sekundærviklinger 19, 19' henholdsvis 20, 20' tildannes to separate isolationslag ud fra hver sit lag foliemateriale, som 35 er tildannet i rørform som beskrevet i det foregående 7 DK 169799 B1 og derefter deformeret til et hovedsageligt L-formet tværsnit, som dækker en del af viklingens inderside og dens ene endeflade, og hvoraf et endeparti er foldet ind over en del af viklingens yderside.

5 Ved udførelsen i fig 12 er på denne måde for hver af viklingerne 19 og 20 tilvejebragt to separate isolationsindretninger, hhv. 21, 22 og 23, 24, som kun dækker endepartier af viklingerne, medens der i udføreIsesformen i fig 13 for hver af viklingerne 19' 10 og 20' er tilvejebragt to separate isolationsindretninger 25, 26 og 27, 28, som overlapper hinanden på viklingens inderside.

Claims (9)

1. Isolationsindretning for elektriske spoler og transformatorviklinger med hovedsageligt rektangulært viklingstværsnit og omfattende et lag af fleksibel folie, som strækker sig på spolens eller viklingens inderside og endeflader, kendetegnet ved at isolationslaget (5, 6) er frembragt af et foliemateriale, som efter at være tildannet i en til spolens eller viklingens (1, 2) ydre dimension passende rørform (7) deformeres til et til indersiden og endefladerne af viklingstværsnittet passende tværsnitsprofil (7a).

2. Isolationsindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved at nævnte tværsnitsprofil er hovedsageligt U-formet til frembringelse af et isolationslag, som dækker viklingens inderside og endeflader.

3. Isolationsindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved at to i rørform tildannede isolationslag er deformeret til hver sit hovedsageligt L-formede tværsnitsprofil til frembringelse af isolationslag, som hver for sig dækker en del af viklingens inderside og dens ene endeflade.

4. Isolationsindretning ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved at nævnte tværsnitsprofil (7a) har endepartier (7b, 7c) med en sådan bredde, at de rager så meget uden for den tilsigtede viklingstykkelse, at de ved en efter beviklingen foretaget deformation kan føjes ind over spolens eller viklingens (1, 2. yderside.

5. Isolationsindretning ifølge et af de foregående krav, hvor spolen eller viklingen er anbragt i en fælles spoleform (3) , som omslutter en ferromagnetisk kerne (4) kendetegnet ved at nævnte tværsnitsprofil (7a) tilpasses spoleformens (3) frie viklingstværsnit.

6. Isolationsindretning ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved at isolationsmaterialet DK 169799 B1 9 i sin udgangstilstand forud for deformation til nævnte tværsnitsprofil er tildannet som et ekstruderet emne.

7. Isolationsindretning ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved at isolationsmaterialet er et krympebart materiale, og at deformationen til nævnte tværsnitsprofil er foretaget ved krympning.

8. Isolationsindretning ifølge et af kravene 1-6, kendetegnet ved at tildannelsen til den pågældende viklings yderdimension passende rørform (7) sker ved elastisk udvidelse af et rørformet emne med et udgangstværsnit passende til viklingens inderdiameter, hvorefter nævnte tværsnitsprofil tildannes ved reversibel elastisk deformation tilbage til udgangstilstanden.

8 DK 169799 B1

9. Isolationsindretning ifølge et eller flere af de foregående krav, kendet egnet ved at isolationslaget i sin udgangstilstand tildannes med foreskrevet tykkelse ud fra flere tyndere lag.