EP0545033B1

EP0545033B1 - Verfahren zum Verbinden einer elektrischen Wicklung mit einem Eisenkern

Info

Publication number: EP0545033B1
Application number: EP92117265A
Authority: EP
Inventors: Heinz Autenrieth; Friedrich Ing. Stegmaier; Dieter Dipl.-Ing. Betz; Hubert Singer; Gunter Dr. Dipl.-Phys. Funk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-11-30
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1997-01-15
Anticipated expiration: 2012-10-09
Also published as: ES2097253T3; EP0545033A2; DE4139541A1; EP0545033A3; DE59207892D1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Beim Verbinden von Wicklung(-en) und Kern, z. B. bei Zündspulen, Trafos oder ähnlichem durch Kleben, wird zwischen Wicklungskörper und Kern ein Klebemittel eingebracht und zur Steigerung der Festigkeit der Klebestelle Wärme zugeführt, wodurch der Kleber schneller und fester aushärtet.
Hierzu werden die zusammengefügten Teile bei bekannten Verfahren in einem Umluftofen auf die erforderliche Klebetemperatur gebracht, eine vorbestimmte Zeit auf dieser und anschließend auf einer tiefer liegenden Aushärtetemperatur gehalten. Der Aufheizvorgang in einem Umluftofen dauert ca. 60 Minuten, die Aushärtezeit bei üblicherweise eingesetzten Klebemitteln ca. 40 Minuten.
Diese Zeiten sind relativ lang, verglichen mit den sonst in der Fertigung üblichen Taktzeiten.
Aus der DE-A1-28 38 727 ist ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Wicklung aus einer Vielzahl von Drahtwindungen bekannt, wobei die Drahtwindungen mit einer Schmelzklebefolie abgedeckt bzw. fixiert sind. Zum Fixieren der Drahtwindungen wird die Schmelzklebefolie auf die Schmelztemperatur erhitzt. Die Wärmeenergie zum Erhitzen der Schmelzklebefolie wird in der Wicklung durch Induktion erzeugt, wobei die Wicklung einem elektrischen Stromstoß augesetzt wird.
Die durch Induktion entstehenden Wärme in Spulenkörpern wird auch im Dokument JP 63 290 145 ausgenutzt. Hier wird durch Anlegen einer hochfrequenten Spannung eine Induktionswärme im Spulenkörper erzeugt, mit der das in der Isolierung der Spulendrähte enthaltene Aluminiumpulver zu einer keramischen Schicht gesintert wird.
Beim Anlegen einer hochfrequenten Spannung an eine primäre Wicklung wird in einer diesbezüglich wirkenden Sekundärwicklung eine Spannung induziert, die einen entsprechend hohen Strom erzeugt, der zur Selbstzerstörung der Sekundärwicklung führen kann. Dies zu vermeiden ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Aufheizung der Klebestelle in ca. 2 Minuten und damit erheblich schneller erfolgt. Außerdem werden durch die Erwärmung der Wicklung aufgrund des Stromflusses einerseits und durch die an der Kernoberfläche wirkenden Wirbelströme andererseits unmittelbar die zu verklebenden Flächen erwärmt, wodurch sich eine gleichzeitige und großflächige Aushärtung des Klebers einstellt. Minimale Eigenspannungen und eine bessere Haftung sind die Folge.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens nach dem Anspruch 1 möglich.
Wird eine der mit dem Kern zu verbindenden Wicklungen, z. B. die Primärspule einer Zündspule, an eine hochfrequente Spannungsquelle angeschlossen, so kann mittels dieser direkt das Wechselfeld erzeugt werden. Außerdem wird erreicht, daß sich die Wicklung selbst wegen ihres ohmschen Widerstandes erwärmt. Dies vermindert weiter den Temperaturgradienten an den Klebeflächen mit den oben beschriebenen Effekten.
Ferner wird der Platzbedarf in der Fertigungsstraße erheblich reduziert, da ein Umluftofen und/oder ein Induktionsofen eingespart werden. Bei Verwendung einer geeigneten hochfrequenten Strom-/Spannungsquelle können auch mehrere Spulen gleichzeitig mit den zugehörigen Kernen verbunden werden. In vorteilhafter Weise kann durch Abtasten der elektrischen Parameter eine Qualitätsüberwachung des Klebevorgangs erfolgen. Dies ist möglich, da mit dem vorgeschlagenen Verfahren ein sehr hoher thermischer Wirkungsgrad erreicht wird und nur geringe Abstrahlverluste auftreten.
Durch das Anschließen eines Widerstandes und eines parallel geschalteten Kondensators an eine zweite, mit dem Kern zu verbindende Wicklung, zum Beispiel an der Sekundärspule einer Zündspule, wird diese vor unzulässig hohen Spannungen und parasitären Schwingungen und damit vor einer Selbstzerstörung geschützt. Auch diese Wicklung erwärmt sich, wenn der Widerstand entsprechend gewählt wird.

Zeichnung

In der einzigen Figur ist ein Aufbau gezeigt, der nach dem beanspruchten Verfahren arbeitet.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur ist mit 10 eine zu verbindende Einheit bezeichnet, bestehend aus einem Kern 12, einer ersten Wicklung 14 und einer zweiten Wicklung 16. Die Einheit 10 entspricht im wesentlichen dem inneren Aufbau einer Zündspule. Der Kern 12 ist aus einzelnen Lamellen zusammengesetzt und die erste bzw. zweite Wicklung 14 bzw. 16 entsprechen der Primär- bzw. Sekundärspule. Die Wicklungen 14, 16 sind vergossen und umgeben den Kern 12 zylinderförmig. Die zu verklebenden Flächen entsprechen somit den Berührungsflächen zwischen Kern 12 und Wicklung 14. Das Klebemittel ist ein- oder beidseitig auf die zu verklebenden Flächen aufgebracht.
An die erste Wicklung 14 ist eine hochfrequente Strom-/Spannungsquelle 18 in Form eines HF-Generators und an die zweite Wicklung 16 ein Widerstand 20 und dazu parallel ein Kondensator 22 angeschlossen.

Verfahrensablauf

Mittels der Strom-Spannungsquelle 18 wird ein hochfrequenter Strom der ersten Wicklung 14 zugeführt, die sich, bedingt durch ihren ohmschen Widerstand, erwärmt.
Weiterhin generiert die erste Wicklung 14 ein elektromagnetisches Feld in ihrer Umgebung, wodurch einerseits eine Spannung in der zweiten Wicklung 16 und andererseits Wirbelströme an der Oberfläche des Kernes 12 induziert werden. Bedingt durch ihren ohmschen Widerstand erwärmt sich auch die zweite Wicklung. Außerdem erwärmt sich aufgrund der Wirbelströme und Hysterese-Verluste die Oberflächenschicht des Kernes 12.
Die Einheit 10, insbesondere die Berühungsflächen zwischen Kern 12 und erster Wicklung 14, erwärmt sich auf diese Weise schnell und gleichmäßig.
Durch den Widerstand 20 wird die zweite Wicklung 16 belastet und Überspannungen, die zu einer Zerstörung der Wicklung 16 führen könnten, vermieden. Der Kondensator 22 wirkt parasitären Schwingungen in der Wicklung 16 entgegen und unterdrückt das magliche Auftreten von Glimmentladungen.
Ist die Einheit 10 auf Verarbeitungs- bzw. Aushärtetemperatur des Klebemittels gebracht, so wird diese Temperatur mit reduzierter Leistungszufuhr so lange gehalten, bis das Klebemittel ausgehärtet ist. Es ist auch vorstellbar, daß nach Aufheizung der Einheit 10, die komplette Einheit 10 in einen schon vorgewärmten Ofen eingebracht wird, in der sie dann bis zur Aushärtung verweilt. Wird ein schnell aushärtender Klebstoff verwendet, reicht die eingebrachte Wärmemenge aus und die thermische Nachbehandlung kann entfallen.
Zur Qualitätskontrolle können an den Baugruppen 18, 20, 22 oder an deren Zuleitungen zur Einheit 10 elektrische Parameter abgegriffen und einer Qualitätskontrolleinheit (nicht dargestellt) zugeführt werden.
Mit dem beanspruchten Verfahren ist es auch möglich, die erste und zweite Wicklung miteinander zu verkleben, wenn diese nicht zusammen vergossen sind. Außerdem können auch anders gestaltete Transformatoren, z. B. Schenkeltransformatoren mit getrennten Primär- und Sekundärwicklungen oder auch Wicklungen von Motoren mit den zugehörigen Eisenrückschlußteilen verbunden werden.
Bei einer Zündspule mit einer Primärspule mit 150 Windungen, einer Sekundärspule mit 13 000 Windungen und einem lamellierten Eisenkern aus Dynamoblech wurde, um eine entsprechende Erwärmung zu erreichen, die Primärspule an eine Wechselspannung mit 160 V und einer Frequenz von 20 - 40 kHz angeschlossen. Die Sekundärspule war mit einem Widerstand von 12 k Ω und parallel dazu mit einem Kondensator mit 2 n F verbunden. Die Aufheizzeit auf eine Temperatur von 120° C betrug bei dieser Zündspule 2 Min.

Claims

Verfahren zum Verbinden einer elektrischen Wicklung mit einem Eisenkern, mit mindestens einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung insbesondere von Zündspulen, mittels eines durch Wärme aushärtbaren Klebers, wobei die Wicklung einem hochfrequenten Wechselfeld ausgesetzt wird, so daß die Wärme durch Induktion entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine hochfrequente Strom-/Spannungsquelle (18) an mindestens eine mit dem Kern (12) zu verbindende ersten Wicklung (14) angeschlossen wird und daß die diesbezüglich wirkende Sekundärwicklung (16) über ein Dämpfungsglied (20, 22) kurzgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sekundärwicklung (16) ein Widerstand und parallel hierzu ein Kondensator angeschlossen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aushärttemperatur eine vorbestimmte Zeit gehalten wird, die durch Zuführung einer gegenüber der zum Aufwärmen benötigten Leistung verminderten Leistung erreicht wird.