EP0068415A1 - Verfahren zum Bewickeln von geschlossenen Kernen, insbesondere Ringkernen, für elektrische Spulen - Google Patents

Verfahren zum Bewickeln von geschlossenen Kernen, insbesondere Ringkernen, für elektrische Spulen Download PDF

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EP0068415A1 EP82105469A EP82105469A EP0068415A1 EP 0068415 A1 EP0068415 A1 EP 0068415A1 EP 82105469 A EP82105469 A EP 82105469A EP 82105469 A EP82105469 A EP 82105469A EP 0068415 A1 EP0068415 A1 EP 0068415A1
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winding
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winding wire
core
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    • H01F41/08—Winding conductors onto closed formers or cores, e.g. threading conductors through toroidal cores
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49071—Electromagnet, transformer or inductor by winding or coiling

Definitions

  • the present invention relates to a method for winding closed cores, in particular ferrite ring cores, for electrical coils, and to an apparatus for carrying out this method.
  • DE-OS 28 20 674 describes a toroidal coil winding device with a toroidal core holder, an annular magazine guided through the toroidal core opening and carrying sliding rollers rotatably mounted for wire guidance and magazine, the toroidal core and the magazine being rotationally symmetrical about their preferably perpendicular to one another Axes are rotatable, with a wire feed and with a non-rotatably arranged element for fixing the beginning of the wire.
  • the magazine of this known winding device is interrupted in a region of its length.
  • the toroid With this magazine, the toroid can already be wound when it is filled. After the magazine is filled with the required amount of wire, the wire is separated from the supply roll and the free end of the wire is pulled behind as it is wound. There is no need to open the magazine at the start and end of the winding process. Simply insert the wire. There is no need for separate magazines, which means that the otherwise required steps are considerably reduced. Since this known device is already being wound during magazine loading, the clean one is reduced Winding time, but also the number of magazine turns. The reduced number of magazines in turn enables the processing of toroidal coils with relatively small "remaining holes", since magazines with a smaller cross section can be used.
  • winding devices of this type do not allow extremely small toroidal cores, e.g. Wind toroids in the order of magnitude ⁇ 16mm toroid outer diameter.
  • winding devices are known for this, they are equipped with ring magazines with sliders or magazine rings, depending on the wire thickness and "toroidal core hole". The handling of these winding devices is cumbersome and requires considerable "dexterity" with decreasing remaining hole.
  • magazines must be stored before the start of winding, which is why, for economic reasons, winding is often already carried out by hand where a ring magazine could technically still be used.
  • the present invention has for its object to provide a method that at least for the semi-automatic winding of small toroidal coils, e.g. in the order of 616mm toroid outer diameter is suitable.
  • the invention has set itself the task of creating a device for performing this method, which is as immune to interference as possible and with the least effort.
  • the method according to the invention used to achieve this object provides that a preferably stretched winding wire is wound onto the closed core by means of a magnetizable needle, for example a steel needle, attached to the beginning of the winding wire, the needle being under the effect of a magnetic field is guided along a closed orbit running partly through the core opening and decreasing in length with increasing winding duration.
  • a magnetizable needle for example a steel needle
  • the start of the winding wire is first firmly connected to the needle and then pulled off from a supply roll in a length corresponding to the winding, passing through the core opening, separated from this and the winding wire end clamped, after which the actual winding takes place.
  • the needle is advantageously guided in its orbit under the action of a single magnet, which is along one. parallel orbit is conveyed to this orbit.
  • the needle can also be guided under the action of a chain of electromagnets that is also parallel to its orbit, but is closed, which are switched off cyclically and taking into account the orbit shortened with increasing winding duration.
  • the individual magnet can also be replaced by a closed chain of electromagnets which are arranged on a path parallel to the orbit of the needle and can be switched on and off continuously in the direction of movement of the needle.
  • a separating brush is recommended between the needle running back and forth, the bristle ends of which, in particular thin plastic bristles, rest on the contact surface of the winding wire under slight pressure.
  • FIG. 1 shows a rectangular and plate-shaped winding wire support 1 made of electrically and magnetically insulating material, in particular plastic.
  • the winding wire support 1 has a rectangular opening 3, which serves to receive an annular core 2 shown in FIG.
  • this toroidal core is rotated in the direction of arrow A by a partially indicated core rotating device consisting of 3 rollers, two of which, namely the rollers 20, 21, are shown.
  • a supply roll 4 wound with wire 13 is arranged at a distance from the winding wire support 1.
  • a wire cutting device 6 which can be pivoted in the double arrow direction B and a wire clamping device 5 which can be displaced in the double arrow direction C are connected between this supply roll and the opening 3.
  • At 15 there are transformer sheets and at 14 a base plate Insulating material, especially plastic, indicated.
  • a separating brush 11 is arranged, the preferably thin plastic bristles 16 of which rest on the winding wire support surface 1 under slight pressure.
  • the electromagnets M are, as already mentioned, viewed in the direction of the orbit marked by arrow D, switched on and off, the steel needle being pulled from electromagnet to electromagnet.
  • the steel needle 7 jumps to the side of the opposite track and is taken to the front reversal point adjacent to the ferrite ring core 2. There the steel needle jumps onto the path section leading through the ring core opening.
  • the control of the electromagnets M takes place e.g. via "ring counter", step switches and. Like .. To align the steel needle 7 in the direction of the orbit, it is advisable to generate weaker "conductive fields" adjacent to the current-carrying electromagnet M, by a correspondingly lower current flow through these neighboring electromagnets. If the magnetic path is shortened with increasing winding times by control devices, the total winding time can be shortened considerably. In order to increase the pressure force acting on the steel needle 7, additional magnets (not shown in the drawing) can be arranged over the contact surface 1 of the winding wire 13.
  • the constant alignment of the steel needle 7 in the winding direction is, for example, by appropriate formation of the magnetic field, i.e. e.g. possible thanks to comb-like poles of the electromagnets.

Abstract

Ein vorzugsweise gestreckter, von einer Vorratsrolle abgetrennter Wickeldraht, wird mittels einer am Wickeldrahtanfang befestigten, magnetisierbaren Nadel auf den Kern aufgewickelt, wobei die Nadel unter der Wirkung eines Magnetfeldes längs einer geschlossenen, teils durch die Kernöffnung laufenden und mit zunehmender Wickeldauer in ihrer Länge abnehmenden Umlaufbahn geführt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung-betrifft ein Verfahren zum Bewickeln von'geschlossenen Kernen, insbesondere Ferrit-Ringkernen, für elektrische Spulen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Die DE-OS 28 20 674 beschreibt eine Ringkernspulen-Wickelvorrichtung mit einer Ringkern-Halterung, einem durch die Ringkernöffnung geführten ringförmigen Magazin, das zur Drahtführung und Magazinierung drehbar gelagerte Gleitrollen trägt, wobei der Ringkern und das Magazin um ihre vorzugsweise senkrecht zueinander ausgerichteten, rotationssymmetrischen Achsen drehbar sind, mit einer Drahtzuführung und mit einem drehfest angeordneten Element zum Fixieren des Drahtanfangs. Das Magazin dieser bekannten Wickelvorrichtung ist dabei in einem Bereich seiner Länge unterbrochen.
  • Bei diesem Magazin kann bereits bei seinem Füllen der Ringkern bewickelt werden. Nachdem das Magazin mit der nötigen Drahtmenge gefüllt ist, wird der Draht von der Vorratsrolle getrennt und das freie Drahtende beim weiteren Wickeln hinterhergezogen. Ein Öffnen des Magazins zum Beginn und am Ende des Wickelvorgangs entfällt. Es genügt ein einfaches Einschieben des Drahtes. Das getrennte Magazinieren erübrigt sich, wodurch sich die ansonsten erforderlichen Handgriffe erheblich verringern. Da bei dieser bekannten Vorrichtung bereits beim Magazinieren gewickelt wird, verringert sich die reine Wickelzeit, aber auch die Magazinierwindungszahl. Die verringerte Magazinierwindungszahl wiederum ermöglicht die Verarbeitung von Ringkernspulen mit relativ kleinen "Restlöchern", da Magazine mit kleinerem Querschnitt verwendet werden können.
  • Gleichwohl lassen sich mit Wickelvorrichtungen dieser Art nicht äußerst kleine Ringkerne, z.B. Ringkerne in der Größenordnung ≤ 16mm Ringkern-Außendurchmesser, bewickeln. Soweit hierfür Wickelvorrichtungen bekannt sind, sind diese je nach Drahtstärke und "Ringkern-Restloch" mit Ringmagazinen mit Gleitern oder Magazinringen ausgerüstet. Die Handhabung dieser Wickelvorrichtungen ist umständlich und erfordert mit abnehmendem Restloch erhebliches " Fingerspitzengefühl". In jedem Fall muß vor Wickelbeginn magaziniert werden, weshalb aus wirtschaftlichen Gründen oftmals bereits dort von Hand gewickelt wird, wo technisch noch ein Ringmagazin einsetzbar wäre.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das zumindest zur halbautomatischen Bewickelung von kleinen Ringkernspulen, z.B. in der Größenordnung 616mm Ringkern-Außendurchmesser geeignet ist. Darüberhinaus hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, die möglichst störunanfällig und mit geringstem Aufwand arbeitet.
  • Das zur Lösung dieser Aufgabe dienende Verfahren nach der Erfindung sieht vor, daß ein vorzugsweise gestreckter Wickeldraht mittels einer am Wickeldrahtanfang befestig - ten, magnetisierbaren Nadel, z.B. Stahlnadel, auf den geschlossenen Kern aufgewickelt wird, wobei die Nadel unter der Wirkung eines Magnetfeldes längs einer geschlossenen, teils durch die Kernöffnung laufenden und mit zunehmender Wickeldauer in ihrer Länge abnehmenden Umlaufbahn geführt wird.
  • Der Wickeldrahtanfang wird zunächst mit der Nadel fest verbunden und anschließend unter Durchführung durch die Kernöffnung in einer der Wicklung entsprechenden Länge von einer Vorratsrolle abgezogen, von dieser getrennt und das Wickeldrahtende festgeklemmt, wonach die eigentliche Bewicklung erfolgt.
  • Vorteilhafterweise wird die Nadel unter der Wirkung eines einzelnen Magneten auf ihrer Umlaufbahn geführt, der längs einer. zu dieser Umlaufbahn parallelen Bahn befördert wird. Die Führung der Nadel kann aber auch unter der Wirkung einer zu ihrer Umlaufbahn gleichfalls pärallelen, jedoch geschlossenen Kette von Elektromagneten erfolgen, die zyklisch und unter Berücksichtigung der mit zunehmender Wickeldauer verkürzten Umlaufbahn zu = abgeschaltet werden.
  • Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:
    • eine plattenförmige Wickeldrahtauflage aus elektrisch und magnetisch isolierendem Material, die zur Aufnahme des zu bewickelnden Kerns eine Durchbrechung samt Kern-Drehvorrichtung äufweist,
    • eine im Abstand zur Durchbrechung angeordnete Vorratsrolle samt Abzugsvorrichtung,
    • eine zwischen Durchbrechung und Vorratsrolle geschaltete Drahtklemm- und Trennvorrichtung,
    • eine Nadel samt Einrichtung zur Befestigung des Wickeldrahtanfangs,
    • und einen einzelnen Magneten, der vorzugsweise auf der zur Wickeldrahtauflagefläche abgekehrten Seitenfläche der Wickeldrahtauflage parallel zur Umlaufbahn der Nadel angeordnet und in einer mit zunehmender Wickeldauer in ihrer Länge abnehmenden Umlaufbahn geführt ist, derart, daß die Nadel durch die Kernöffnung gleitet.
  • Der einzelne Magnet kann auch, wie dies bereits vorstehend erwähnt ist, durch eine geschlossene Kette von Elektromagneten ersetzt sein, die auf einer zur Umlaufbahn der Nadel parallelen Bahn angeordnet und in Bewegungsrichtung der Nadel fortlaufend zu = und abschaltbar sind.
  • Erforderlichenfalls kann auch die geschlossene Umlaufbahn der Nadel i.w. in zwei, jeweils in ihren Umkehrpunkten miteinander verbundene parallele Teil-Umlaufbahnen unterschiedlicher Bewegungsrichtung der Nadel aufgeteilt und eine Kette von Elektromagneten vorgesehen sein, die im Rythmus der hin= und herbewegten Nadel, und zwar quer zu den Teil-Umlaufbahnen, zwischen diesen hin= und hergeschoben wird.
  • Zur Vermeidung einer Schlaufenbildung des Drahtes empfiehlt sich zwischen der hin= und herlaufenden Nadel eine Trennbürste, deren Borstenenden, insbesondere dünnen Kunststoffborsten, unter leichtem Druck auf der Auflagefläche des Wickeldrahtes aufliegen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 in Draufsicht und schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Wickelvorrichtung nach der Erfindung,
    • Fig. 2 in Seitenansicht und in vergrößertem Maßstab einen Ringkern, insbesondere Ferritringkern,
    • Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 nach Figur 1 in vergrößertem Maßstab,
    • Fig. 4 eine seitliche Teilansicht der Vorrichtung nach Figur 1 in geschnittener Darstellung und in vergrößertem Maßstab.
  • Die Figur 1 zeigt eine rechteck= und plattenförmige Wickeldrahtauflage 1 aus elektrisch und magnetisch isolierendem Material, insbesondere Kunststoff. Die Wickeldrahtauflage 1 besitzt eine rechteckförmige Durchbrechung 3, die zur Aufnahme eines in Figur 2 dargestellten Ringkernes 2 dient. Dieser Ringkern wird im Betrieb durch.eine nur teilweise angedeutete Kern-Drehvorrichtung, bestehend aus 3 Rollen, wovon zwei, nämlich die Rollen 20, 21 dargestellt sind, in Pfeilrichtung A rotiert. Im Abstand zur Wickeldrahtauflage 1 ist eine mit Draht 13 bewickelte Vorratsrolle 4 angeordnet. Zusätzlich sind zwischen dieser Vorratsrolle und der Durchbrechung 3 eine in Doppelpfeilrichtung B schwenkbare Drahttrennvorrichtung 6 und eine in Doppelpfeilrichtung C verschiebbare Drahtklemmvorrichtung 5 geschaltet.
  • Auf der zur Drahtklemm- und Trennvorrichtung 5 bzw. 6 abgekehrten Seitenfläche der Wickeldrahtauflage 1 ist längs der strichliniert und durch Pfeile D angedeuteten Umlaufbahn eine geschlossene Kette von Elektromagneten M angeordnet, die durch eine übliche, in der Zeichnung nicht dargestellte elektrische Schaltung in gewünschter Weise fortlaufend zu = und abschaltbar sind. Mit 15 sind dabei Trafobleche und mit 14 eine Grundplatte aus Isolierstoff, insbesondere Kunststoff, angedeutet. Betrachtet in Längsrichtung der Wickeldrahtauflage 1 und zwar zwischen der durch die Pfeile D angedeuteten Umlaufbahn einer Nadel 7 ist eine Trennbürste 11 angeordnet, deren vorzugsweise dünnen Kunststoffborsten 16 unter leichtem Druck auf der Wickeldrahtauflagefläche 1 aufliegen.
  • Die Wirkungsweise der in Figur 1 bis 4 angezeigten Vorrichtung ist wie folgt:
    • Der zu bewickelnde Ferritkern 2 wird in herkömmlicher Weise zunächst in die Kern-Drehvorrichtung eingespannt; anschließend wird der Draht 13 von Hand oder mittels einer nicht dargestellten Einfädelvorrichtung in das Nadelöhr der Stahlnadel 7 eingeführt und verknotet. Die Stahlnadel-7 samt Draht 13 wird auf die Wickeldrahtauflage 1 aufgelegt und unter der Wirkung eines durch die Elektromagneten M erzeugten Magnetfeldes durch den Ringkern 2 gezogen. Nach Erreichen der für die Wicklung benötigten Drahtlänge wird der von der Vorratsrolle 4 abgezogene Draht 13 durch die Trennvorrichtung 6 getrennt und das abgetrennte Ende mittels der Drahtklemmvorrichtung 5 festgeklemmt.
  • Zum Transport der Stahlnadel 7 samt Draht werden- wie bereits erwähnt- die Elektromagnete M, betrachtet in Richtung der durch Pfeil D gekennzeichneten Umlaufbahn, zu= und abgeschaltet, wobei die Stahlnadel quasi von Elektromagnet zu Elektromagnet gezogen wird. Beim "Rücklauf" des Magnetfeldes auf der Gegenspur springt die Stahlnadel 7 auf die Seite der Gegenspur und wird zu dem zum Ferrit-Ringkern 2 benachbarten vorderen Umkehrpunkt mitgenommen. Dort springt die Stahlnadel auf den durch die Ringkernöffnung führenden Bahnabschnitt über.
  • Mit jeder Windung um den Ferrit-Ringkern 2 verringert sich dabei die verbleibende Drahtlänge.
  • Die Ansteuerung der Elektromagneten M erfolgt z.B. über "Ringzähler", Schrittschaltwerke u. dgl.. Zur Ausrichtung der Stahlnadel 7 in Richtung der Umlaufbahn empfiehlt es sich, benachbart zum jeweils stromdurchflossenen Elektromagneten M schwächere "Leitfelder" zu erzeugen, und zwar durch entsprechend geringeren Stromdurchfluß durch diese benachbarten Elektromagneten. Verkürzt man mit zunehmender Wickeldauer durch Steuereinrichtungen die Magnetbahn, so kann die Gesamtwickeldauer wesentlich verkürzt werden. Zur Erhöhung der auf die Stahlnadel 7 wirkenden Druckkraft können über der Auflagefläche 1 des Wickeldrahtes 13 zusätzliche, in der Zeichnung nicht dargestellte Magnete angeordnet sein.
  • Die stetige Ausrichtung der Stahlnadel 7 in Wickelrichtung ist beispielsweise durch entsprechende Ausbildung des Magnetfeldes, d.h. z.B. durch kammförmig verkettete Pole der Elektromagneten möglich.
  • Die Trennbürste 11, deren Borsten 16 mit ihren Enden unter leichten Druck auf der Auflagefläche 1 des Wickeldrahtes aufliegen, unterbindet schließlich eine unerwünschte, evtl. zu Knotenbildung führende Schlaufenbildung.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bewickeln von geschlossenen Kernen, insbesondere Ringkernen, für elektrische Spulen, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorzugsweise gestreckter Wickeldraht (15) mittel einer am Wickeldrahtanfang befestigten, magnetisierbaren Nadel (7) auf den Kern (2) aufgewickelt wird, wobei die Nadel unter der Wirkung eines Magnetfeldes längs einer geschlossenen, teils durch die Kernöffnung laufenden und mit zunehmender Wickeldauer in ihrer Länge abnehmenden Umlaufbahn geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldrahtanfang zunächst mit der Nadel (7) fest verbunden und anschließend unter Durchführung der Nadel durch die Kernöffnung in einer der Wicklung entsprechenden Länge von einer Vorratsrolle (4) abgezogen, von dieser getrennt und das Wickeldrahtende festgeklemmt wird, wonach die eigentliche Bewicklung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (7) unter der Wirkung eines einzelnen Magneten auf ihrer Umlaufbahn geführt wird, der längs einer zu dieser Umlaufbahn paral- .lelen Bahn befördert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch- gekennzeichnet, daß die Nadel (7) unter der Wirkung einer zu ihrer Umlaufbahn parallelen und geschlossenen Kette'von Elektromagneten (M) geführt wird, die zyklisch und unter Berücksichtigung der mit zunehmender Wickeldauer verkürzten Umlaufbahn zu= und weitergeschaltet werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche , gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Eine plattenförmige Wickeldrahtauflage (1) aus elektrisch und magnetisch isolierendem Material, die zur Aufnahme des zu bewickelnden Kerns (2) eine Durchbrechung (3) samt Kern-Drehvorrichtung (20, 21) aufweist,
eine im Abstand zur Durchbrechung angeordnete Vorratsrolle (4) samt Abzugsvorrichtung,
eine zwischen Durchbrechung und Vorratsrolle geschaltete Drahtklemm- und Trennvorrichtung (5 bzw. 6),
eine Nadel (7) samt Einrichtung zur Befestigung des Wickeldrahtanfangs, und einen einzelnen Magneten, der vorzugsweise auf der zur Wickeldrahtauflagefläche abgekehrten Seitenfläche der Wickeldrahtauflage parallel zur Umlaufbahn der Nadel angeordnet und in einer mit zunehmender Wickeldauer in ihrer Länge abnehmenden Umlaufbahn geführt ist, derart, daß die Nadel durch die Kernöffnung gleitet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Magnet durch eine geschlossene Kette von Elektromagneten (M) ersetzt ist, die auf einer zur Umlaufbahn der Nadel (7) parallelen Bahn angeordnet und in Bewegungsrichtung der Nadel fortlaufendzu= und abschaltbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Umlaufbahn der Nadel (7) i.w. in zwei, jeweils in ihren Umkehrpunkten miteinander verbundene parallele Teil-Umlaufbahnen unterschiedlicher Bewegungsrichtung der Nadel aufgeteilt ist und daß eine Kette von Elektromagneten vorgesehen ist, die im Rhythmus hin= und herlaufenden Nadel, und zwar quer zu den Teil-Umlaufbahnen, zwischen diesen hin= und hergeschoben wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5,6, und 7, dadurch gekennzeichnet, daß über der Auflagefläche(1) des Wickeldrahtes (13) zusätzliche Magnete angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5,6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der hin= und herlaufenden Nadel (7) eine Trennbürste (11) angeordnet ist, deren Borstenenden unter leichtem Druck auf der Auflagefläche des Wickeldrahtes (13) aufliegen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß als Trennbürste (11) eine Bürste mit vorzugsweise dünnen Kunststoffborsten (16) vorgesehen ist.
EP82105469A 1981-06-29 1982-06-22 Verfahren zum Bewickeln von geschlossenen Kernen, insbesondere Ringkernen, für elektrische Spulen Expired EP0068415B1 (de)

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AT (1) ATE22747T1 (de)
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