Die vorliegende Erfindung betrifft eine Isolierfolie zur flächigen Anbringung zwischen
zwei Gegenständen zur elektrischen Isolation der Gegenstände, wobei die
Isolierfolie derart gefaltet ist, dass die Isolierfolie in Überlappungsbereichen zweioder
mehrlagig ausgestaltet ist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung
mit wenigstens zwei elektrisch voneinander zu isolierenden Gegenständen und
einer zwischen den Gegenständen flächig angebrachten Isolierfolie. Schließlich
betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Isolierfolie.
Für die Isolierung der Ein- und Ausgangswicklungen eines Transformators mit
Einkammer-Spulenkörper werden ein- oder mehrschichtige Isolierfolien verwendet.
Für die Einhaltung der vorgeschriebenen Luft- und Kriechstrecken zwischen den
beiden Wicklungen gibt es unterschiedliche Lösungen. So werden beispielsweise
gefiederte Isolierfolien verwendet, die am Rand in regelmäßigen Abständen
eingeschlitzt sind. Dadurch wird erreicht, dass sich die Isolierfolie am Rande nach
Einbringen in den Spulenkörper über der ersten Wicklung des Transformators an
der Wandung des Spulenkörpers nach oben biegen kann. Da es jedoch theoretisch
möglich ist, dass dann zwischen den Schlitzen hindurch ein elektrischer Strom
fließen kann, ist es zusätzlich erforderlich, vor Einbringung der zweiten Wicklung
des Transformators die am Rand befindlichen Schlitze der Isolierfolie abzudecken,
beispielsweise durch Aufkleben eines isolierenden Klebestreifens, um die
vorgegebenen Luft- und Kriechstrecken einzuhalten. Ein derartiges Abdecken der
Schlitze muss manuell und sehr sorgfältig vorgenommen werden, was die
Herstellung eines solchen Transformators deutlich verteuert. Es sind auch weitere
Lösungen bekannt, die jedoch alle das Problem der Einhaltung der Luft- und
Kriechstrecken, das sich auch bei anderen Vorrichtungen stellt, bei denen zwei
Gegenstände voneinander elektrisch isoliert werden müssen, nicht optimal und
kostengünstig lösen.
Aus der DE 198 31 866 A1 ist ein Ringtransformator und ein Verfahren zur
Isolierung der Wicklung eines Ringtransformators bekannt. Die Isolierung zwischen
den getrennten Wicklungen besteht dabei aus einer Kombination einer breiten Lage
aus Isoliermaterial, die den äußeren Umfang und die obere und untere radiale
Oberfläche einer Wicklung bedeckt, aber nicht in die mittlere Öffnung eintritt, und
durch Umwickeln mit einem schmalen Streifen aus Isoliermaterial, der die gesamte
Wicklung und die breite Lage aus Isoliermaterial bedeckt. Auf der oberen und
unteren radialen Oberfläche der Wicklung entstehen dabei Überlappungsbereiche,
in denen Teile der Isolierfolie sich gegenseitig überlappen.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Isolierfolie zu
schaffen, mit der vorgegebene Luft- und Kriechstrecken sicher eingehalten werden
können und die eine einfache Handhabung und Anbringung in einer Vorrichtung
zwischen den zwei zu isolierenden Gegenständen ermöglicht. Der Erfindung liegt
außerdem die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Vorrichtung, bei der diese
Folie eingesetzt wird, sowie eine Verwendung einer solchen Isolierfolie anzugeben.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs genannten Isolierfolie dadurch
gelöst, dass sich die Überlappungsbereiche jeweils über die gesamte senkrecht zur
Faltungsrichtung verlaufende Breite der Isolierfolie erstrecken.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine derartige
Faltung die Isolierfolie zwar in einem Mittenbereich über dem ersten zu isolierenden
Gegenstand mehr Isoliermaterial aufweist, als grundsätzlich erforderlich wäre, dass
dieses Material jedoch in den Randbereichen oder Eck- und Knickstellen den
grundsätzlichen Vorteil aufweist, dass es sich dort auffächern kann. Dadurch
können auch in solchen kritischen Bereichen die geforderten Luft- und
Kriechstrecken eingehalten werden, ohne dass zusätzliche Handhabungsschritte
oder Maßnahmen ergriffen werden müssen wie bei den bekannten Isolierfolien. In
den Randbereichen befinden sich somit keinerlei Schlitze in der Isolierfolie, die noch
in irgend einer Weise abgedeckt werden müssten. Außerdem lässt sich eine
derartige Isolierfolie leicht handhaben und zwischen den zu isolierenden
Gegenständen anbringen. Eine derartige Anbringung kann auch auf einfache Weise
maschinell erfolgen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Isolierfolie sind in den Unteransprüchen 2 bis 7
angegeben. Vorrichtungen bei denen die erfindungsgemäße Isolierfolie vorteilhaft
eingesetzt werden kann, sind in den Ansprüchen 8 bis 12 angegeben. Anspruch 13
betrifft die erfindungsgemäße Verwendung der Isolierfolie.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Isolierfolie
zickzackförmig, insbesondere in gleichmäßigen Abständen, gefaltet ist. Eine solche
zickzackförmige Faltung ist beispielsweise von Bandagen für Blumentöpfe bekannt.
Durch eine solche Faltung, die auf einfache Weise herstellbar ist, kann sichergestellt
werden, dass die Isolierfolie überall mindestens zwei- oder sogar besonders
bevorzugt dreilagig ausgestaltet ist wozu die entsprechenden Faltungsabstände nur
geeignet eingestellt werden müssen.
Grundsätzlich muss die Isolierfolie natürlich aus einem elektrisch isolierenden
Material hergestellt sein, dessen Dicke grundsätzlich beliebig wählbar ist.
Besonders einfach ist jedoch die Herstellung der Isolierfolie aus Polyester.
Um zu verhindern, dass sich die Isolierfolie nach Anbringung über dem ersten zu
isolierenden Gegenstand, beispielsweise der ersten Transformatorwicklung, auch im
Mittenbereich auffächert, wenn die Isolierfolie beispielsweise um einen
quaderförmigen oder zylinderförmigen Spulenkörper oder Wickelkern gewickelt wird,
ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass auf wenigstens einer
Seite der Isolierfolie Mittel zur Verhinderung einer Auffächerung der Isolierfolie im
Mittenbereich vorgesehen sind. Dadurch wird erreicht, dass sich die Isolierfolie nur
in den gewünschten Randbereichen bzw. Ecken oder Knickstellen auffächern kann.
Solche Maßnahmen zur Verhinderung einer Auffächerung der Isolierfolie im
Mittenbereich können in einem oder mehreren Klebestreifen auf einer oder beiden
Seiten der Isolierfolie oder in einer Verklebung der sich überlappenden Bereiche der
Isolierfolie wenigstens im Mittenbereich, wie in den vorteilhaften Ausgestaltungen
der Ansprüche 6 und 7 angegeben ist, bestehen. Auch eine thermische
Behandlung, z.B. ein Verschweißen, kann dafür vorgesehen sein. Es sind jedoch
grundsätzlich auch andere und weitere Maßnahmen denkbar. Grundsätzlich können
solche Mittel zur Verhinderung der Auffächerung überall an der Isolierfolie
aufgebracht werden, wo eben eine Auffächerung nicht gewünscht ist. Der Vorteil der
erfindungsgemäßen Isolierfolie besteht diesbezüglich darin, dass solche
Maßnahmen vor Verwendung der Isolierfolie, also bereits bei deren Herstellung, an
der Isolierfolie angebracht werden können und dass kein weiterer
Verarbeitungsschritt bei Benutzung der Isolierfolie erforderlich ist.
Die erfindungsgemäße Isolierfolie kann entweder in eine Universalgröße hergestellt
und dann auf die entsprechende Verwendung bei einer Vorrichtung mit zwei zu
isolierenden Gegenständen zugeschnitten werden, oder es können verschieden
breite Isolierfolien hergestellt und angeboten werden. Bevorzugt weist die
Isolierfolie, wie in der Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß Anspruch 9 vorgesehen
ist, eine Breite auf, die über wenigstens einen Knickbereich eines der Gegenstände
geringfügig hinaus reicht, wobei sich die Breite der Isolierfolie bzw. die Größe des
über den Knickbereich hinausstehenden Bereiches nach der Länge der
einzuhaltenden Luft- und Kriechstrecken richtet.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Isolierfolie bei einer Vorrichtung eingesetzt,
bei der wenigstens einer der zu isolierenden Gegenstände eine Draht- oder
Folienwicklung ist, die beispielsweise gegenüber einem elektrisch leitenden
Wickelkörper zu isolieren ist. Auch dort besteht das Problem der Einhaltung von
Luft- und Kriechstrecken in Ecken, Knick- oder Randbereichen. Besonders
vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Isolierfolie bei einem Transformator mit
einem Einkammer- oder Zweikammer-Spulenkörper oder einer Spule eingesetzt
werden. Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Isolierfolie jedoch überall da
einsetzbar, wo zwei Gegenstände, die wenigstens zeitweise ein unterschiedliches
Spannungspotenzial aufweisen, elektrisch voneinander zu isolieren sind und wo
Luft- und Kriechstrecken einzuhalten sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine bekannte gefiederte Isolierfolie,
- Fig. 2
- einen Spulenkörper mit eingebauter Isolierfolie gemäß Fig. 1,
- Fig. 3
- eine erfindungsgemäß Isolierfolie,
- Fig. 4
- eine erfindungsgemäße Isolierfolie in Seitenansicht,
- Fig. 5
- eine erfindungsgemäße Isolierfolie mit zwei Klebestreifen zur
Verhinderung einer Auffächerung,
- Fig. 6
- einen Spulenkörper eines Transformators,
- Fig. 7
- den Spulenkörper gemäß Fig. 6 mit einer ersten Drahtwicklung,
- Fig. 8
- den Spulenkörper gemäß Fig. 7 mit über der ersten Wicklung
angebrachter Isolierfolie und
- Fig. 9
- eine Detailansicht des Randbereiches des Spulenkörpers mit
eingebrachter Isolierfolie gemäß Fig. 8
Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung einer bekannten Isolierfolie 1. Diese weist in den
Randbereichen zwei Einkerbungen bzw. Einschnitte 3 auf, die je nach Anwendung
unterschiedlich tief in die Mitte der Isolierfolie hineinreichen können. Außerdem
können die Einschnitte 3 auch nur an einer Seite 2 der Isolierfolie 1 vorgesehen
sein.
Eine Anwendung der gefiederten Isolierfolie 1 bei einem Transformator ist in Fig. 2
gezeigt. Die Isolierfolie 1 dient dabei zur Isolierung einer ersten
Transformatorwicklung 5, die auf einem Spulenkörper 4 im gezeigten Beispiel
bereits aufgewickelt ist. Bevor eine zweite Transformatorwicklung (nicht gezeigt)
darüber auf dem Spulenkörper 4 aufgewickelt wird, wird die Isolierfolie 1 über die
erste Wicklung flächig und die Wicklung 5 vollständig überdeckend aufgebracht. Die
Isolierfolie 1 ist dabei bewusst breiter als der Abstand der beiden Seitenwände 9
des Spulenkörpers 4, so dass sich die eingeschlitzten Randbereiche 2 der
Isolierfolie 1 ein wenig an den Seitenwänden 9 des Spulenkörpers 4 nach oben
umbiegen. Die Schlitze 3 haben dabei jedoch den Vorteil, dass in Knickbereichen 6
oder Ecken 7 die Isolierfolie 1 eng an die erste Transformatorwicklung 5 angelegt
werden kann, da sich beispielsweise an der Ecke 7 die Schlitze 3
auseinanderziehen.
Dies hat jedoch gleichzeitig den Nachteil, dass dadurch die Luft- und Kriechstrecken
zwischen der ersten Transformatorwicklung 5 und der zweiten oberhalb der
Isolierfolie 1 einzubringenden Transformatorwicklung verkürzt werden, da
theoretisch Ströme zwischen den Schlitzen 3 hindurchfließen könnten. Die Luft- und
Kriechstrecke führt also nicht mehr von der ersten Transformatorwicklung 5 bis zum
äußersten Rand der Isolierfolie 1 und dann auf der Oberseite der Isolierfolie 1 vom
äußersten Rand zurück bis zur zweiten Transformatorwicklung, sondern führt durch
die Schlitze hindurch. Um derartige Ströme zu verhindern und die Einhaltung der
vorgegebenen Luft- und Kriechstrecken zu gewährleisten, ist es bei Verwendung
einer solchen Isolierfolie erforderlich, nach Einbringung der Isolierfolie 1 die
Randbereiche 2, insbesondere die Schlitze 3, durch eine zusätzliche Maßnahme,
beispielsweise durch Aufbringen eines Klebestreifens 8 über die Randbereiche,
vollständig abzudecken. Dies ist ein sehr sorgfältig durchzuführender
Verfahrensschritt, der manuell erfolgen muss und deshalb aufwendig und teuer ist.
Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen gefalteten Isolierfoliefolie 10 ist in
Fig. 3 gezeigt. Eine Seitenansicht, der erfindungsgemäßen gefalteten Isolierfolie 10
ist in Fig. 4 gezeigt. Die Isolierfolie 10 weist dabei eine zickzackförmige Faltung auf,
die in dem gezeigten Beispiel derart ausgestaltet ist, dass die Isolierfolie überall drei
Lagen übereinander aufweist, wobei die Faltung in regelmäßigen Abständen
aufgeführt ist.
Damit die Isolierfolie 10 bei der Benutzung nicht wieder auffächern kann, sind
vorzugsweise wenigstens auf einer Seite der Isolierfolie 10 ein, oder wie in Fig. 5
gezeigt, zwei Klebestreifen 11 im Mittenbereich 12 der Isolierfolie 10 aufgebracht,
um dort die Faltung zu fixieren. Die Randbereiche 13 der Isolierfolie 10 sind
dagegen nicht mit Klebestreifen abgeklebt, so dass dort eine Auffächerung bis zu
einem gewissen Grad möglich ist.
Fig. 6 zeigt einen Spulenkörper 14, der wie der in Fig. 2 gezeigte Spulenkörper 4
ausgestaltet ist zur Aufnahme zweier Wicklungen eines Einkammer-Transformators.
Der Spulenkörper 14 weist zwei Seitenwände 15 auf, die mittels eines
würfelförmigen Mittenstücks 16 verbunden sind, über das die Wicklungen
aufgebracht werden. Kritische Stellen für die Isolation der beiden
Transformatorwicklungen gegeneinander sind die Ecken und Knickstellen 17, 18, an
denen besonders auf die Einhaltung der vorgegebenen Luft- und Kriechstrecken zu
achten ist.
In den Spulenkörper 14 wird zunächst über das Mittenstück 16 eine erste
Transformatorwicklung 19 aufgewickelt, deren Anschlussstücke 20 nach außen
geführt sind, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Bevor die zweite Transformatorwicklung
eingebracht werden kann, wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist, die erfindungsgemäße
Isolierfolie 10 flächig oberhalb der ersten Transformatorwicklung 19 mittig eingelegt.
Da die Isolierfolie 10 breiter ist als der Abstand zwischen den beiden Seitenwänden
15 des Spulenkörpers 14 - die Breite der Isolierfolie 10 wird bevorzugt derart
gewählt, dass sie den Abstand der beiden Seitenwände 15 zzgl. mindestens der
geforderten Kriechstrecke entspricht - klappen die Ränder 13 der Isolierfolie 10 an
den Seitenwänden 15 nach oben.
Wäre die Isolierfolie 10 ohne die erfindungsgemäße Faltung und auch ohne Schlitze
am Rand ausgeführt, würde sie bei gleicher Breite in den Ecken und Knickbereichen
einknicken oder umklappen. An diesen kritischen Stellen würden somit die
geforderten Luft- und Kriechstrecken ohne zusätzlichen Isolieraufwand nicht
eingehalten werden. Bei der erfindungsgemäß gefalteten Isolierfolie 10 dagegen
fächert sich diese in den Ecken und Knickbereichen auseinander, wie in einer
Vergrößerung in Fig. 9 gezeigt ist. Da aber, anders als bei der in Fig. 1 und 2
gezeigten Isolierfolie, die erfindungsgemäße Isolierfolie 10 an den Rändern 10 keine
Einkerbungen oder Schlitze aufweist, werden trotz dieser Auffächerung auch an
diesen Stellen die geforderten Luft- und Kriechstrecken eingehalten. Es ist also kein
zusätzlicher Aufwand mehr erforderlich, wie beispielsweise das manuelle Aufkleben
von Klebestreifen über die Randbereiche, sondern nach Einlegen der
erfindungsgemäßen Isolierfolie 10, was auch maschinell erfolgen kann, kann
unmittelbar die zweite Transformatorwicklung eingebracht werden.
Die erfindungsgemäße Isolierfolie gewährleistet also bei einfacher Handhabung die
Einhaltung vorgegebener Luft- und Kriechstrecken auch in kritischen Bereichen.
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Isolierfolie nicht nur, wie bei dem gezeigten
Beispiel, bei Einkammer-Transformatoren zur Isolation der beiden
Transformatorwicklungen voneinander einsetzbar, sondern überall dort, wo ein
erster Gegenstand, z.B. eine Drahtwicklung, gegenüber einem zweiten Gegenstand,
z.B. einem Wickelkörper, elektrisch isoliert werden soll. Dies ist beispielsweise bei
Zweikammer-Transformatoren, Spulen oder Elektromotoren der Fall. Außerdem
muss die erfindungsgemäße Isolierfolie nicht zwingend die gezeigte zickzackförmige
Faltung aufweisen.