EP4026151A1 - Method for producing a helical metal electric coil - Google Patents

Method for producing a helical metal electric coil

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Publication number
EP4026151A1
EP4026151A1 EP20761223.5A EP20761223A EP4026151A1 EP 4026151 A1 EP4026151 A1 EP 4026151A1 EP 20761223 A EP20761223 A EP 20761223A EP 4026151 A1 EP4026151 A1 EP 4026151A1
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EP
European Patent Office
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coil
voltage
current
electrical
seconds
Prior art date
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Pending
Application number
EP20761223.5A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Busse
Franz-Josef Wöstmann
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
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    • H02K15/045—Form wound coils
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing

Definitions

  • the invention is in the field of mechanical engineering and manufacturing technology and is concerned with manufacturing processes for electrical coils.
  • wound electrical coils are used to generate magnetic fields or to convert magnetic fields into electrical currents. Great importance is attached to high efficiency, especially when there is little space required.
  • coils are used that are built up by winding strand-like electrical conductors, usually as insulated wires or strands.
  • the manufacturing or processing methods mentioned have an unfavorable effect on the thermal and / or electrical conductivity.
  • the conductivity can be negatively influenced.
  • the present invention is based on the object of creating a manufacturing method for helical metallic electrical coils with which the best possible electrical and / or thermal conductivity of the resulting coil is sufficient.
  • the object is achieved with the features of the invention according to claim 1.
  • the subclaims each relate to implementations of the method according to the invention.
  • the invention also relates to a device for treating a coil.
  • the invention relates to a method for producing a helical metallic electrical coil, in which the coil body is first produced in its final geometric shape.
  • the object is achieved according to the invention in that an electrical current and voltage supply is connected to the coil body and that a current and voltage curve in the coil body is controlled in such a way that a structure is achieved by changing the structure of the material of the coil, which has a lower specific electrical resistance compared to the initial state.
  • the voltage that is applied to the coil body by means of the current and voltage supply can, for example, be a constant or variable direct voltage over time, an alternating voltage with constant or variable amplitude or also a be modulated DC voltage.
  • the change in structure of the material of the coil can be achieved either directly by the flow of current or indirectly by reaching a certain temperature in the material of the coil body. This effect can be used, for example, to homogenize the material by eliminating grain boundaries or microcracks that have been produced by the manufacturing process for the coil former.
  • the method can be used with particular advantage in the case of coils made of aluminum or an aluminum alloy, however, also made of copper or a copper alloy.
  • a suitable phase shift can be generated between current and voltage in order to establish the desired mathematical relationship between current and voltage, so that current and voltage are also certain limits can be controlled.
  • the internal resistance of the current and voltage supply can be changed, so that current and voltage can also be set independently of one another through this effect. It is also possible to equip the current and voltage supply with a converter in order to be able to control current and voltage independently of one another by means of a pulse-width modulated signal.
  • One embodiment of the method can provide that for at least 5 seconds, in particular for at least 10 seconds, further in particular at least 100 seconds, or for at least 1,000 seconds, a current strength of at least 20 amps, in particular at least 50 amps, further in particular at least 50 Amps, or at least 100 amps, and / or a power of at least 5 watts, in particular at least 10 watts or at least 20 watts per cm of trace wire is achieved.
  • the stated current strength and voltage can alternatively or additionally be applied, for example, for a maximum of 10,000 seconds, in particular for a maximum of 5,000 seconds.
  • the specified duration with the specified current strength is sufficient to change the structure of a coil body in a sustainable and advantageous manner.
  • Another embodiment of the method can provide that the temperature of the material of the coil is increased to at least 500 degrees Celsius, in particular to 700 degrees Celsius for at least 20 seconds, in particular for at least 60 seconds.
  • Such a regulation of current and voltage to a target value of the reached temperature can also ensure a desired change in structure.
  • the current and voltage in the coil are controlled while the electrical resistance is being measured in such a way that a change in the electrical resistance of the coil up to a predetermined target value is achieved. This regulates the current and voltage to the desired target value for the resistance.
  • Current and voltage can also be regulated in such a way that a transformation temperature of the structure is just reached and is held for at least 50 seconds, in particular at least 1 minute, further in particular 3 minutes.
  • Current and voltage can also be regulated so that a temperature of the coil is reached asymptotically which is below the melting temperature, in particular at least 20 ° C or 50 ° C below the melting temperature, but which is at a distance from the melting temperature, at most 200 ° C is in particular 100 ° C.
  • This temperature can be maintained for at least 10 seconds, in particular at least 1 minute, further in particular at least 5 minutes, and then lowered.
  • the current and voltage in the coil are controlled in such a way that several cycles with increasing and decreasing current strength are run through one after the other.
  • the coil is positioned in a support device.
  • Current and voltage can then be applied to the coil positioned in the supporting device.
  • the support device can be set up to support the coil in its shape and thus prevent unwanted deformation of the coil when it heats up, for example, to prevent.
  • the support device can have, for example, comb-like structures that hold the turns of the coil.
  • the support device is preferably designed to be insulating and, for example, made of ceramic or of a metal coated with an insulating layer.
  • the coil is heated via the support device.
  • the support device can have a corresponding heater.
  • the support device can be heated to 200 ° C. to 300 ° C. or to 400 ° C. to 500 ° C., for example for copper.
  • the temperature of the support device is selected to be lower in possible versions of the method than a maximum temperature to which the coil is heated during the method, for example by applying current and voltage.
  • cover layer in particular an insulating layer, in order to prevent electrical contact between adjacent turns of the coil and / or electrical flashovers between adjacent turns or electrical flashovers between the coil body and the surrounding area to prevent electrically conductive parts.
  • the cover layer can be applied before or after the application of an electrical voltage to change the structure.
  • the cover layer can be dried by heating the coil by applying a current or a voltage.
  • the top layer can also be hardened by a polymerization process.
  • a cover layer can be applied in one step of the method after the structural change has been brought about by applying current and voltage.
  • a voltage and a current are applied to the coil while the cover layer is being applied, preferably by the same current and voltage supply that also provides current and voltage for the structural change.
  • a coating can be carried out using a powder coating process or by electrocoating. In both methods, the coating process can be controlled by a possible applied voltage. Alternatively or additionally, the coating process can be controlled by temperature control, which is preferably also accomplished by means of the current and voltage supply.
  • a temperature to which the coil is heated for coating can be selected to be lower than a temperature which is used for the change in structure.
  • the temperature during the coating can be at most half a temperature when changing the structure.
  • the temperature during coating can be around 180 ° C or 200 ° C, for example.
  • the coil is covered with a cover layer before an electrical voltage is applied to change the structure, which is dried when the coil is heated by applying an electrical voltage or by a polymerization process is hardened.
  • the material of the cover layer can be selected so that when the coil is heated it is hardened either by drying, ie evaporation of a solvent, or by a polymerization process. In this way, the manufacturing process of the coil can be accelerated, and the formation of a reliable insulation layer on the surface of the helix can be ensured.
  • the coil remains in the same holding device during the various steps for coating and for changing the structure, preferably with a continuously connected power and voltage supply.
  • the voltage on the coil is increased in such a way that voltage surges or signs of voltage surges occur between adjacent coil windings and that the voltage surges and the voltage are registered and the electrical strength is determined from them.
  • the flashover strength of the electrical coil can thus be increased by means of the current and voltage sources that are already available be tested immediately during or after the production or the structural change or immediately during or after the hardening of a top layer. Partial discharges, for example, can be registered as a sign of voltage flashovers. Thus, for example, if the desired flashover strength has not been achieved, a new or further coating can be applied to the coil body and cured.
  • the method can also provide for a quality check to be carried out.
  • a quality check can include, for example, a heat detection, in particular a spatially resolved measurement of the temperature of the coil.
  • casting defects such as voids, pores, cracks or oxide inclusions can cause local resistance increases and thus temperature increases when a current or voltage is applied, which can be determined by the heat detection.
  • the heat detection can be done by a heat detector, for example optically - for example by an infrared camera - or also by tactile means.
  • the temperature of the coil can be monitored by means of a corresponding test device, which includes the heat detector, for example. This can be done while the structural change is being made, but it is also possible to heat the coil specifically to check the quality, for example using the current and voltage supply, which also serves or can serve to change the microstructure.
  • the coil body which is treated according to one of the above-mentioned method variants, can basically be produced by casting or by reshaping, for example extrusion, bending and subsequent deformation of the individual turns, or by an additive manufacturing process.
  • the processes mentioned are those in which a structural change or the production of an unfavorable structure can be considered.
  • a coil body with a grain-like structure that resembles a sintered body with pores can arise.
  • Such a body does not have optimal properties for the conduction of electrical current or heat, and its structure can be significantly improved by at least partial melting become.
  • the invention relates not only to a method of the type explained above, but also to a device for treating a coil with an electrical power and voltage supply, two supply connections for connecting the power and voltage supply to a respective section of the coil and to a control device for controlling the current and voltage.
  • the device can, for example, be constructed as a DC voltage supply, in particular with the option of modulating the DC voltage.
  • the device can also be constructed as an alternating voltage device, with the possibility of generating reactive power in order to provide the current and voltage with a desired phase shift, if necessary.
  • the internal resistance of the current and voltage supply can also be suitably adjustable in order to be able to control the current strength and voltage on the coil body independently of one another within certain limits.
  • the device can comprise a support device for avoiding deformation of the coil during the structural change.
  • the support device can be heatable and / or comprise a heater.
  • the device can comprise a coating device for applying a cover layer.
  • the coating device can be designed, for example, as a powder coating device or as an electrocoating device.
  • the device can comprise a test device.
  • the test device can comprise a heat detector, which is preferably set up to detect temperatures in a spatially resolved manner.
  • the heat detector can be designed optically or tactilely, for example.
  • the heat detector can be an infrared camera.
  • the device comprises at least two of the supporting device, the coating device and the testing device, preferably all three. Furthermore, it can comprise a holder that can hold the coil when it is connected to the power and voltage supply.
  • the support device and / or coating device and / or test device can be passed through by the coil without the coil having to be removed from the holder or disconnected from the voltage and power supply.
  • the holder comprises, for example, a movable arm or the support device (if present) and the coating device (if present) and the test device (if present) can be moved relative to the holder.
  • the coil positioned in the holder and connected to the power and voltage supply can be moved in steps of the method into the support device (if provided) and in the coating device (if provided) and in the test device (if provided), but at least in two these devices mentioned, are moved and treated accordingly.
  • the test device can be set up in such a way that the coil can be monitored during the structural change and / or during the coating.
  • the devices can be run through in an automated process from the spool with the aid of the holder.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a coil with a device for voltage and power supply, shown schematically,
  • Fig. S shows a possible voltage curve in the treatment of the
  • Fig. 4 shows another possible voltage curve in the treatment of the coil
  • Fig. 6 shows another possible voltage curve in the treatment of the coil
  • Figure 1 shows a perspective view of a helical metallic electrical coil 1, which consists of a wire with a rectangular cross-section.
  • the material of the coil 1 can be aluminum or an aluminum alloy, Be copper or a copper alloy or another electrically conductive metal or metal alloy.
  • the upper end la of the coil 1 in the figure is connected to a current and voltage supply 2 by means of a supply line S and a connector.
  • the lower end 1b of the coil 1 in the figure is connected to the current and voltage supply 2 by means of a supply line 4 and a connection.
  • a current and a voltage can be applied to the coil 1 by means of the current and voltage supply 2, with the current and / or voltage being controllable as a function of time.
  • the control can include a control of the voltage, a control of the current or the amperage or a control of both variables, also independently of one another.
  • the internal structure of the power and voltage supply 2 can be designed in various ways.
  • the current and voltage supply 2 can have a transformer and a rectifier and a semiconductor controller for setting a current or a voltage.
  • the current and voltage supply 2 can also have an electrical converter which allows the coil to be controlled by means of a high-frequency voltage pulse, the control being possible by means of pulse width modulation or other known modulations. This allows current and voltage to be controlled or regulated independently of one another.
  • the target voltage at the coil 1, which can be monitored, or the current 1 flowing through the coil, for example, can serve as the controlled variable.
  • a temperature sensor 5 can be provided on the coil, which sends a signal representing the measured temperature to the current and voltage supply 2.
  • FIG. 2 shows in a longitudinal section a metallic electrical coil with three turns 6, 7, 8, each of the turns having a metallic core 6a and an insulating sheath 6b.
  • the core 6a can be rectangular, oval, circular or also polygonal in cross section or have a different cross-sectional shape.
  • the core is made of a metal, for example Aluminum or an aluminum alloy, copper or a copper alloy or another metal or an alloy of several different metals.
  • the sheath 6b is electrically insulating and can be designed, for example, as an oxide layer, in particular as an oxide layer of the sheathed material.
  • the casing 6b can, however, also be designed as a plastic layer, for example as a resin layer or lacquer layer, which can be applied by painting or dipping the coil or by spraying.
  • Advantages through the treatment of the coil according to the invention can result in particular in the event that the coating material can be polymerized by heating or that the polymerization can be accelerated by heating.
  • the electrical coil 1 can be produced by casting, additive manufacturing processes (BD printing) or reshaping, such as, for example, winding a wire blank. Combined manufacturing processes are also possible, such as casting or 3D printing with a subsequent axial compression of the coil body, as indicated by the arrows 9, 10. This allows the empty space between the individual turns to be minimized after production.
  • BD printing additive manufacturing processes
  • reshaping such as, for example, winding a wire blank.
  • Combined manufacturing processes are also possible, such as casting or 3D printing with a subsequent axial compression of the coil body, as indicated by the arrows 9, 10. This allows the empty space between the individual turns to be minimized after production.
  • An insulation layer 6b can take place before or after a first heat treatment of the electrical coil, and the coating can be cured by the heat treatment of the electrical coil or by a subsequent further heat treatment.
  • the heat treatment of the coating 6b can be carried out just like the treatment of the metallic coil material to increase the electrical and / or thermal conductivity by applying a current or a voltage to the coil.
  • FIG. 3 shows several possible voltage profiles of the voltage applied to coil 1 as a function of time t.
  • a first voltage curve 11 represents the application of a voltage Ui and a correspondingly steep voltage increase on the coil up to the value Ui, whereupon the voltage is rapidly reduced again after the time ti up to the time t2.
  • Typical times for ti and / or t2 are in the range between half a second and several seconds.
  • An alternative voltage curve 12 shows, after the point in time ti, a modulated sinusoidal direct voltage around the value Ui, which lasts until the end of the treatment, which is not specified in more detail.
  • the further alternative voltage curve 13 provides that the voltage is increased to the value Ui and then kept constant until the end of the treatment.
  • FIG. 4 shows the use of an alternating voltage 14 for the treatment of the coil, which leads to the fact that the direction of the current through the coil is periodically reversed.
  • the electrical power converted in the coil leads to heating of the coil and the desired change in structure.
  • the amplitude of the alternating voltage 14 can also be varied as a function of the time t.
  • FIG. 5 shows a possible, controllable course of the current / the current strength I through the coil, the current strength being increased within a short time to the current strength li and then being kept constant for a period of time.
  • the current can then be reduced to zero by time t3 or kept constant at an intermediate value I2 for the duration of a subsequent time interval before the current intensity is reduced to zero.
  • FIG. 6 initially shows a voltage curve in which the voltage is increased up to the voltage value Ui and is kept constant for a time up to the time t4. During this time, a current is impressed on the coil, which leads to heating and the desired change in structure. The voltage can then be increased abruptly to check the dielectric strength of the coil. A voltage peak at which signs of voltage breakdown are just being observed can be used for Time ts be reached. The voltage is then not increased any further, but decreased to zero.
  • a time interval can also be provided in which an applied voltage below the voltage Ui sets a temperature on the coil that is lower than the voltage necessary for the structural change and that over a longer time interval for curing a coating of the coil leads. It can also be useful to carry out the breakdown voltage test after the coating has hardened, since the dielectric strength of the coating can also change as a result of the hardening.
  • FIG. 7 on a different time scale than that selected for FIGS. 3 to 6, a pulse-width-modulated voltage signal supplied by way of the current and voltage supply 2 is shown.
  • a certain voltage U2 is supplied by a converter and switched on and off with a selected pulse width and frequency.
  • a current intensity can be set that takes a second value, for example between 0 and t 6 a first value, and between t 6 and t 7.
  • the current intensity set between t 6 and t7 is less than the current intensity set between 0 and t 6 .
  • a converter can be used to set the current independently of the voltage on the coil.
  • the converter can be supplemented with resistors and capacitors for convenient control in order to be able to freely and independently control the current and voltage that are applied to the coil 1 in the largest possible areas.
  • the invention enables the treatment of an electrical metallic coil 1, which can lead to a desired structural change in the material of the coil and possibly also to a hardening of a coating, whereby the conductivity (both the electrical and possibly the thermal) of the coil material is increased .
  • This makes it possible to increase the efficiency of electrical machines that are provided with such a coil, the size and shape of the coil remaining unchanged.
  • FIG. 8 schematically shows steps of a possible method for producing a coil.
  • step S1 a helical metallic electrical coil is provided, positioned in a movable holding device, and the Spulenkör is connected to an electrical power and voltage supply.
  • step S2 the coil is moved into a supporting device with the aid of the movable holding device and then a structural change is brought about with the aid of the electrical current and voltage supply in the manner described in connection with the preceding figures.
  • the support device engages in a comb-like manner between the turns of the coil and prevents unwanted deformation of the coil during the structural change.
  • the support device comprises ceramic and / or metal coated with an insulating material and is kept at a temperature of, for example, 180 ° C by means of a heater while the structural change is being carried out.
  • the microstructure change process is supported by the heated support device.
  • the temperature of the coil is monitored spatially resolved by means of an optical or tactile heat detector. If local increases in temperature are found that indicate an unrecoverable material defect, the coil can be rejected.
  • step SB the coil removed from the support device is guided into a coating device by means of the movable holding device.
  • the coating device is a powder coating device or an electrodepositioning device.
  • the coil is provided with a cover layer, the coating process being controlled by applying a voltage by means of the electrical current and voltage device.
  • step S4 the coil removed from the coating device with the aid of the holding device is positioned in or on a test device, the test device being the heat detector from S2 or another test device.
  • the current or voltage is again determined by means of the electrical current and voltage Supply provided.
  • the quality of the bobbin is checked and, if necessary, the bobbin is rejected.
  • the coil can also be characterized.
  • step S5 the coil of the holding device and of the current and

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Abstract

The invention relates to a method for producing a helical metal electric coil (1), wherein the coil body is first produced in the final geometric shape thereof. By means of the method according to the invention, an electrical current and voltage supply (2) is connected to the coil body and a current and voltage profile in the coil body is controlled such that a structure which has a lower specific electrical resistance compared to the initial state is achieved by a structure modification of the material of the coil.

Description

Verfahren zur Herstellung einer wendelförmigen metallischen elektrischen Method of making a helical metallic electrical
Spule Kitchen sink
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus und der Fertigungs- technik und befasst sich mit Herstellungsverfahren für elektrische Spulen. The invention is in the field of mechanical engineering and manufacturing technology and is concerned with manufacturing processes for electrical coils.
In elektrischen Maschinen, wie beispielsweise Motoren oder Generatoren, aber auch Transformatoren, werden gewickelte elektrische Spulen zur Erzeugung von Magnetfeldern oder zur Wandlung von Magnetfeldern in elektrische Ströme eingesetzt. Dabei wird großer Wert auf eine hohe Effizienz, insbesondere bei geringem Platzbedarf, gelegt. In vielen solcher elektrischen Maschinen kommen Spulen zum Einsatz, die durch Wickeln von strangförmi gen elektrischen Leitern, üblicherweise als isolierte Drähte oder Litzen ausge bildet, aufgebaut werden. In electrical machines, such as motors or generators, but also transformers, wound electrical coils are used to generate magnetic fields or to convert magnetic fields into electrical currents. Great importance is attached to high efficiency, especially when there is little space required. In many such electrical machines, coils are used that are built up by winding strand-like electrical conductors, usually as insulated wires or strands.
Bei der Herstellung einer elektrischen Spule durch Aufwickeln eines strang förmigen Körpers wird üblicherweise der zur Verfügung stehende Raum für die Spule nicht optimal ausgenutzt. Aus diesem Grund ist bereits vorge schlagen worden, zur Bildung von elektrischen Spulen andere Fertigungs verfahren einzusetzen, wie beispielsweise, solche wendelförmigen Körper durch Metallguss, SD-Druck, d. h. allgemein additive Fertigungsverfahren, oder durch geeignet umgeformte strangförmige Körper zu bilden. In the manufacture of an electrical coil by winding a strand-shaped body is usually the available space for the coil is not being used optimally. For this reason, it has already been proposed to use other manufacturing processes for the formation of electrical coils, such as, for example, forming such helical bodies by metal casting, SD printing, ie generally additive manufacturing processes, or by suitably formed strand-shaped bodies.
Durch die genannten Herstellungs- oder Bearbeitungsverfahren werden jedoch in vielen Fällen die thermische und/oder elektrische Leitfähigkeit ungünstig beeinflusst. Insbesondere bei Aluminiumlegierungen kann die Leitfähigkeit negativ beeinflusst werden. In many cases, however, the manufacturing or processing methods mentioned have an unfavorable effect on the thermal and / or electrical conductivity. In the case of aluminum alloys in particular, the conductivity can be negatively influenced.
Der vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für wendelförmige metallische elektrische Spulen zu schaffen, mit dem eine möglichst gute elektrische und/oder thermische Leitfähigkeit der entstehenden Spule er reicht wird. Against the background of the prior art, the present invention is based on the object of creating a manufacturing method for helical metallic electrical coils with which the best possible electrical and / or thermal conductivity of the resulting coil is sufficient.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen jeweils Implementierungen des Ver fahrens gemäß der Erfindung. Zudem bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Behandlung einer Spule. The object is achieved with the features of the invention according to claim 1. The subclaims each relate to implementations of the method according to the invention. The invention also relates to a device for treating a coil.
Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer wendelförmigen metallischen elektrischen Spule, bei dem zunächst der Spulenkörper in seiner endgültigen geometrischen Form hergestellt wird. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass mit dem Spulen körper eine elektrische Strom- und Spannungsversorgung verbunden wird und dass ein Strom- und Spannungsverlauf in dem Spulenkörper derart ge steuert wird, dass durch eine Gefügeänderung des Materials der Spule ein Gefüge erzielt wird, das gegenüber dem Ausgangszustand einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist. Accordingly, the invention relates to a method for producing a helical metallic electrical coil, in which the coil body is first produced in its final geometric shape. The object is achieved according to the invention in that an electrical current and voltage supply is connected to the coil body and that a current and voltage curve in the coil body is controlled in such a way that a structure is achieved by changing the structure of the material of the coil, which has a lower specific electrical resistance compared to the initial state.
Die Spannung, die mittels der Strom- und Spannungsversorgung an den Spulenkörper angelegt wird, kann beispielsweise eine zeitliche konstante oder zeitlich veränderliche Gleichspannung, eine Wechselspannung mit gleichbleibender oder zeitlich veränderlicher Amplitude oder auch eine modulierte Gleichspannung sein. Die Gefügeänderung des Materials der Spule kann entweder unmittelbar durch den Stromfluss oder mittelbar durch Erreichen einer bestimmten Temperatur im Material des Spulenkörpers erreicht werden. Durch diesen Effekt kann beispielsweise eine Homogenisie rung des Materials durch Beseitigung von Korngrenzen oder Mikrorissen erfolgen, die durch das Herstellungsverfahren des Spulenkörpers erzeugt worden sind. Mit besonderem Vorteil kann das Verfahren bei Spulen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung jedoch auch aus Kupfer oder einer Kupferlegierung angewendet werden. Mittels einer geeigneten Gestaltung der Strom- und Spannungsversorgung, beispielsweise wenn diese als Wechsel spannungsversorgung ausgebildet ist, kann zwischen Strom und Spannung eine geeignete Phasenverschiebung erzeugt werden, um den gewünschten mathematischen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung herzustellen, so dass Strom und Spannung auch unabhängig voneinander in gewissen Grenzen gesteuert werden können. Zudem kann auch vorgesehen sein, dass der Innenwiderstand der Strom- und Spannungsversorgung verändert werden kann, so dass auch durch diesen Effekt Strom und Spannung unabhängig voneinander eingestellt werden können. Es ist auch möglich, die Strom- und Spannungsversorgung mit einem Stromrichter auszustatten, um mittels eines pulsweitenmodulierten Signals Strom und Spannung unabhängig voneinander steuern zu können. The voltage that is applied to the coil body by means of the current and voltage supply can, for example, be a constant or variable direct voltage over time, an alternating voltage with constant or variable amplitude or also a be modulated DC voltage. The change in structure of the material of the coil can be achieved either directly by the flow of current or indirectly by reaching a certain temperature in the material of the coil body. This effect can be used, for example, to homogenize the material by eliminating grain boundaries or microcracks that have been produced by the manufacturing process for the coil former. The method can be used with particular advantage in the case of coils made of aluminum or an aluminum alloy, however, also made of copper or a copper alloy. By means of a suitable design of the current and voltage supply, for example if it is designed as an alternating voltage supply, a suitable phase shift can be generated between current and voltage in order to establish the desired mathematical relationship between current and voltage, so that current and voltage are also certain limits can be controlled. In addition, it can also be provided that the internal resistance of the current and voltage supply can be changed, so that current and voltage can also be set independently of one another through this effect. It is also possible to equip the current and voltage supply with a converter in order to be able to control current and voltage independently of one another by means of a pulse-width modulated signal.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens kann vorsehen, dass während wenigstens 5 Sekunden, insbesondere während wenigstens 10 Sekunden, weiter insbe sondere wenigstens 100 Sekunden, oder während wenigstens 1 000 Sekun den, eine Stromstärke von wenigstens 20 Ampere, insbesondere wenigstens SO Ampere, weiter insbesondere wenigstens 50 Ampere, oder wenigstens 100 Ampere, und/oder eine Leistung von wenigstens 5 Watt, insbesondere wenigstens 10 Watt oder wenigstens 20 Watt pro cm Spurendraht erreicht wird. Die genannte Stromstärke und Spannung kann alternativ oder zusätzlich beispielsweise für höchstens 10000 Sekunden, insbesondere für höchstens 5 000 Sekunden angelegt werden. One embodiment of the method can provide that for at least 5 seconds, in particular for at least 10 seconds, further in particular at least 100 seconds, or for at least 1,000 seconds, a current strength of at least 20 amps, in particular at least 50 amps, further in particular at least 50 Amps, or at least 100 amps, and / or a power of at least 5 watts, in particular at least 10 watts or at least 20 watts per cm of trace wire is achieved. The stated current strength and voltage can alternatively or additionally be applied, for example, for a maximum of 10,000 seconds, in particular for a maximum of 5,000 seconds.
Es hat sich herausgestellt, dass die genannte Dauer mit der genannten Strom stärke dazu ausreicht, das Gefüge eines Spulenkörpers nachhaltig vorteilhaft zu verändern. Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens kann vorsehen, dass eine Tempe raturerhöhung des Materials der Spule auf wenigstens 500 Grad Celsius, insbesondere auf 700 Grad Celsius für wenigstens 20 Sekunden, insbesondere für wenigstens 60 Sekunden, erfolgt. Auch eine solche Regelung von Strom und Spannung auf einen Zielwert der erreichten Temperatur kann eine gewünschte Gefügeänderung sicherstellen. It has been found that the specified duration with the specified current strength is sufficient to change the structure of a coil body in a sustainable and advantageous manner. Another embodiment of the method can provide that the temperature of the material of the coil is increased to at least 500 degrees Celsius, in particular to 700 degrees Celsius for at least 20 seconds, in particular for at least 60 seconds. Such a regulation of current and voltage to a target value of the reached temperature can also ensure a desired change in structure.
Zudem kann auch vorgesehen sein, dass Strom und Spannung in der Spule bei laufender Messung des elektrischen Widerstands derart gesteuert werden, dass eine Änderung des elektrischen Widerstands der Spule bis zu einem vorgegebenen Zielwert erreicht wird. Damit wird Strom und Spannung auf den gewünschten Zielwert des Widerstands geregelt. In addition, it can also be provided that the current and voltage in the coil are controlled while the electrical resistance is being measured in such a way that a change in the electrical resistance of the coil up to a predetermined target value is achieved. This regulates the current and voltage to the desired target value for the resistance.
Strom und Spannung können auch so geregelt werden, dass gerade eine Umwandlungstemperatur des Gefüges erreicht und für mindestens SO Sekun den, insbesondere mindestens 1 Minute, weiter insbesondere 3 Minuten gehalten wird. Current and voltage can also be regulated in such a way that a transformation temperature of the structure is just reached and is held for at least 50 seconds, in particular at least 1 minute, further in particular 3 minutes.
Strom und Spannung können auch so geregelt werden, dass asymptotisch eine Temperatur der Spule erreicht wird, die unterhalb der Schmelztempera tur insbesondere wenigstens 20°C oder 50°C unterhalb der Schmelztempera tur liegt, die aber einen Abstand von der Schmelztemperatur hat, der höchs tens 200°C insbesondere 100°C beträgt. Diese Temperatur kann für wenigs tens 10 Sekunden, insbesondere wenigstens 1 Minute, weiter insbesondere wenigstens 5 Minuten gehalten und danach gesenkt werden. Current and voltage can also be regulated so that a temperature of the coil is reached asymptotically which is below the melting temperature, in particular at least 20 ° C or 50 ° C below the melting temperature, but which is at a distance from the melting temperature, at most 200 ° C is in particular 100 ° C. This temperature can be maintained for at least 10 seconds, in particular at least 1 minute, further in particular at least 5 minutes, and then lowered.
Es kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass Strom und Spannung in der Spule derart gesteuert werden, dass nacheinander mehrere Zyklen mit ansteigender und abfallender Stromstärke durchlaufen werden. It can advantageously also be provided that the current and voltage in the coil are controlled in such a way that several cycles with increasing and decreasing current strength are run through one after the other.
Bei dem Verfahren kann es vorgesehen sein, dass die Spule in einer Stützvor richtung positioniert wird. Strom und Spannung können dann an die in der Stützvorrichtung positionierte Spule angelegt werden. Die Stützvorrichtung kann dafür eingerichtet sein, die Spule in ihrer Form zu unterstützen und so eine ungewollte Verformung der Spule, wenn diese sich beispielsweise erhitzt, zu verhindern. Dafür kann die Stützvorrichtung beispielsweise kammartige Strukturen aufweisen, die die Windungen der Spule halten. In the method it can be provided that the coil is positioned in a support device. Current and voltage can then be applied to the coil positioned in the supporting device. The support device can be set up to support the coil in its shape and thus prevent unwanted deformation of the coil when it heats up, for example, to prevent. For this purpose, the support device can have, for example, comb-like structures that hold the turns of the coil.
Die Stützvorrichtung ist vorzugsweise isolierend ausgestaltet und beispiels weise aus Keramik oder aus einem mit einer Isolierschicht beschichteten Metall gefertigt. The support device is preferably designed to be insulating and, for example, made of ceramic or of a metal coated with an insulating layer.
Bei dem Verfahren kann es außerdem vorgesehen sein, dass die Spule über die Stützvorrichtung beheizt wird. Dafür kann die Stützvorrichtung eine entsprechende Heizung aufweisen. Beispielsweise kann die Stützvorrichtung je nach Material der Spule auf 200°C bis 300°C beheizt werden oder auf 400°C bis 500°C, etwa für Kupfer. Die Temperatur der Stützvorrichtung wird dabei in möglichen Ausführungen des Verfahrens niedriger gewählt als eine maximale Temperatur, auf die die Spule während des Verfahrens, etwa durch Anlegen von Strom und Spannung, erhitzt wird. In the method it can also be provided that the coil is heated via the support device. For this purpose, the support device can have a corresponding heater. For example, depending on the material of the coil, the support device can be heated to 200 ° C. to 300 ° C. or to 400 ° C. to 500 ° C., for example for copper. The temperature of the support device is selected to be lower in possible versions of the method than a maximum temperature to which the coil is heated during the method, for example by applying current and voltage.
Für viele Anwendungen von elektrischen Spulen ist es sinnvoll, diese mit einer Deckschicht, insbesondere einer Isolierschicht, abzudecken, um den elektrischen Kontakt zwischen benachbarten Windungen der Spule zu ver hindern und/oder auch elektrische Überschläge zwischen benachbarten Windungen oder elektrische Überschläge zwischen dem Spulenkörper und umgebenden elektrisch leitenden Teilen zu verhindern. Die Deckschicht kann vor oder nach dem Anlegen einer elektrischen Spannung zur Änderung des Gefüges aufgebracht werden. Die Deckschicht kann durch Erwärmung der Spule durch Anlegen eines Stroms bzw. einer Spannung getrocknet werden. Die Deckschicht kann auch durch einen Polymerisationsprozess gehärtet werden. For many applications of electrical coils, it makes sense to cover them with a cover layer, in particular an insulating layer, in order to prevent electrical contact between adjacent turns of the coil and / or electrical flashovers between adjacent turns or electrical flashovers between the coil body and the surrounding area to prevent electrically conductive parts. The cover layer can be applied before or after the application of an electrical voltage to change the structure. The cover layer can be dried by heating the coil by applying a current or a voltage. The top layer can also be hardened by a polymerization process.
In einer möglichen Ausführung kann eine Deckschicht in einem Schritt des Verfahrens aufgebracht werden nachdem die Gefügeänderung durch Anlegen von Strom und Spannung herbeigeführt wurde. In möglichen Ausführungen des Verfahrens wird an die Spule während des Aufbringens der Deckschicht eine Spannung und ein Strom angelegt, vorzugsweise durch dieselbe Strom - und Spannungsversorgung, durch die auch Strom und Spannung für die Gefügeänderung bereitgestellt werden. Beispielsweise kann nach dem Herbei führen der Gefügeänderung eine Beschichtung in einem Pulverlackverfahren oder durch Elektrotauchlackierung durchgeführt werden. In beiden Verfahren kann der Beschichtungsprozess durch eine mögliche angelegte Spannung gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Beschichtungsprozess durch eine Temperaturführung gesteuert werden, die vorzugsweise ebenfalls mittels der Strom- und Spannungsversorgung bewerkstelligt wird. Eine Temperatur, auf die die Spule zum Beschichten erhitzt wird, kann geringer gewählt sein, als eine Temperatur, die für die Gefügeänderung verwendet wird. Beispielsweise kann die Temperatur bei der Beschichtung höchstens die Hälfte einer Temperatur beim Ändern des Gefüges betragen. Die Temperatur beim Beschichten kann beispielsweise etwa 180°C oder 200°C betragen. In one possible embodiment, a cover layer can be applied in one step of the method after the structural change has been brought about by applying current and voltage. In possible embodiments of the method, a voltage and a current are applied to the coil while the cover layer is being applied, preferably by the same current and voltage supply that also provides current and voltage for the structural change. For example, after the structural change has been brought about, a coating can be carried out using a powder coating process or by electrocoating. In both methods, the coating process can be controlled by a possible applied voltage. Alternatively or additionally, the coating process can be controlled by temperature control, which is preferably also accomplished by means of the current and voltage supply. A temperature to which the coil is heated for coating can be selected to be lower than a temperature which is used for the change in structure. For example, the temperature during the coating can be at most half a temperature when changing the structure. The temperature during coating can be around 180 ° C or 200 ° C, for example.
Zum Aufbringen der Deckschicht kann beispielsweise in einer weiteren Variante auch vorgesehen sein, dass die Spule vor dem Anlegen einer elektri schen Spannung zur Änderung des Gefüges mit einer Deckschicht bedeckt wird, die bei der Erwärmung der Spule durch Anlegen einer elektrischen Spannung getrocknet oder durch einen Polymerisationsprozess gehärtet wird. To apply the cover layer, it can also be provided in a further variant, for example, that the coil is covered with a cover layer before an electrical voltage is applied to change the structure, which is dried when the coil is heated by applying an electrical voltage or by a polymerization process is hardened.
Das Material der Deckschicht kann so gewählt werden, dass es bei der Erwär mung der Spule entweder durch Trocknen, also Verdunsten eines Lösungsmit tels, oder durch einen Polymerisationsprozess gehärtet wird. Damit kann der Herstellungsprozess der Spule beschleunigt werden, und die Ausbildung einer zuverlässigen Isolationsschicht auf der Oberfläche der Wendel kann sicherge stellt werden. The material of the cover layer can be selected so that when the coil is heated it is hardened either by drying, ie evaporation of a solvent, or by a polymerization process. In this way, the manufacturing process of the coil can be accelerated, and the formation of a reliable insulation layer on the surface of the helix can be ensured.
Beispielsweise verbleibt die Spule während den verschiedenen Schritten zur Beschichtung und zur Gefügeänderung in derselben Haltevorrichtung, mit vorzugsweise durchgehend angeschlossener Strom- und Spannungsversor gung. For example, the coil remains in the same holding device during the various steps for coating and for changing the structure, preferably with a continuously connected power and voltage supply.
Es kann in möglichen Ausführungen des Verfahrens auch vorgesehen sein, dass die Spannung an der Spule derart erhöht wird, dass Spannungsüber schläge oder Voranzeichen für Spannungsüberschläge zwischen benachbarten Spulenwindungen auftreten und dass die Spannungsüberschläge sowie die Spannung registriert werden und daraus die elektrische Spannungsfestigkeit ermittelt wird. Damit kann mittels der ohnehin zur Verfügung stehenden Strom- und Spannungsquelle die Überschlagsfestigkeit der elektrischen Spule unmittelbar während oder nach der Herstellung oder der Gefügeänderung oder unmittelbar während oder nach der Aushärtung einer Deckschicht geprüft werden. Als Voranzeichen für Spannungsüberschläge können bei spielsweise Teilentladungen registriert werden. Somit kann beispielsweise, falls die gewünschte Überschlagsfestigkeit nicht erreicht worden ist, eine neue oder weitere Beschichtung auf den Spulenkörper aufgebracht und gehärtet werden. In possible embodiments of the method, it can also be provided that the voltage on the coil is increased in such a way that voltage surges or signs of voltage surges occur between adjacent coil windings and that the voltage surges and the voltage are registered and the electrical strength is determined from them. The flashover strength of the electrical coil can thus be increased by means of the current and voltage sources that are already available be tested immediately during or after the production or the structural change or immediately during or after the hardening of a top layer. Partial discharges, for example, can be registered as a sign of voltage flashovers. Thus, for example, if the desired flashover strength has not been achieved, a new or further coating can be applied to the coil body and cured.
Beispielsweise kann es in dem Verfahren auch vorgesehen sein, dass eine Qualitätsprüfung vorgenommen wird. Diese kann etwa eine Wärmedetektion, insbesondere eine räumlich aufgelöste Messung der Temperatur der Spule, umfassen. Beispielsweise können Gussfehler wie Lunkern, Poren, Risse oder Oxideinschlüsse lokal Widerstandserhöhungen und somit bei anliegendem Strom bzw. Spannung Temperaturerhöhungen bewirken, die durch die Wärmedetektion feststellbar sind. Die Wärmedetektion kann durch einen Wärmedetektor, beispielsweise optisch - etwa durch eine Infrarotkamera - oder auch taktil erfolgen. For example, the method can also provide for a quality check to be carried out. This can include, for example, a heat detection, in particular a spatially resolved measurement of the temperature of the coil. For example, casting defects such as voids, pores, cracks or oxide inclusions can cause local resistance increases and thus temperature increases when a current or voltage is applied, which can be determined by the heat detection. The heat detection can be done by a heat detector, for example optically - for example by an infrared camera - or also by tactile means.
So kann in dem Verfahren mittels einer entsprechenden Prüfvorrichtung, die beispielsweise den Wärmedetektor umfasst, die Temperatur der Spule überwacht werden. Dies kann geschehen während die Gefügeänderung vorgenommen wird, es ist aber auch möglich, die Spule eigens zur Prüfung der Qualität zu erhitzen, beispielsweise unter Verwendung der Strom- und Spannungsversorgung, die auch der Gefügeänderung dient oder dienen kann. Thus, in the method, the temperature of the coil can be monitored by means of a corresponding test device, which includes the heat detector, for example. This can be done while the structural change is being made, but it is also possible to heat the coil specifically to check the quality, for example using the current and voltage supply, which also serves or can serve to change the microstructure.
Der Spulenkörper, der gemäß einer der oben genannten Verfahrensvarianten behandelt wird, kann grundsätzlich durch Gießen oder durch Umformen, beispielsweise Strangpressen, Biegen und nachfolgendes Verformen der einzelnen Windungen, oder durch ein additives Herstellungsverfahren herge stellt werden. Die genannten Verfahren sind solche, bei denen eine Gefüge änderung oder die Herstellung eines unvorteilhaften Gefüges in Betracht gezogen werden kann. Beispielsweise kann bei additiven Fertigungsverfahren ein Spulenkörper mit einer kornartigen Struktur entstehen, die einem Sinter körper mit Poren gleicht. Ein solcher Körper weist keine optimalen Eigen schaften für die Leitung von elektrischem Strom oder Wärme auf, und sein Gefüge kann durch wenigstens teilweises Aufschmelzen deutlich verbessert werden. Ähnliches gilt für Gefüge, die sich z. B. bei Aluminiumdraht durch Biegen einstellen. The coil body, which is treated according to one of the above-mentioned method variants, can basically be produced by casting or by reshaping, for example extrusion, bending and subsequent deformation of the individual turns, or by an additive manufacturing process. The processes mentioned are those in which a structural change or the production of an unfavorable structure can be considered. For example, in the case of additive manufacturing processes, a coil body with a grain-like structure that resembles a sintered body with pores can arise. Such a body does not have optimal properties for the conduction of electrical current or heat, and its structure can be significantly improved by at least partial melting become. The same applies to structures that are z. B. Adjust by bending for aluminum wire.
Das oben beschriebene Verfahren beinhaltet somit Schritte, die in drei Kategorien eingeteilt werden können: The method described above thus includes steps that can be divided into three categories:
Herbeiführen einer Gefügeänderung, Bringing about a structural change,
- Aufbringen einer Deckschicht, - application of a top layer,
- Qualitätsprüfung. - Quality check.
Vorliegend wird Schutz beansprucht für Verfahren, die das Herbeiführen einer Gefügeänderung umfassen. Die Anmelderin behält sich jedoch vor, zu einem späteren Zeitpunkt auch Schutz für Verfahren oder entsprechende Vorrich tungen zu beanspruchen, die auf das beschriebene Aufbringen der Deck schicht und/oder auf die beschriebene Qualitätsprüfung gerichtet sind, und nicht zwingend das Herbeiführen einer Gefügeänderung beinhalten - bei spielsweise im Rahmen einerTeilanmeldung. In the present case, protection is claimed for processes that involve bringing about a structural change. However, the applicant reserves the right to claim protection at a later point in time for processes or corresponding devices that are aimed at the described application of the top layer and / or the described quality check, and which do not necessarily involve bringing about a structural change for example, as part of a divisional application.
Die Erfindung bezieht sich außer auf ein Verfahren der oben erläuterten Art auch auf eine Vorrichtung zur Behandlung einer Spule mit einer elektrischen Strom- und Spannungsversorgung, zwei Versorgungsanschlüssen zur Ver bindung der Strom- und Spannungsversorgung mit jeweils einem Abschnitt der Spule sowie mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Stromstärke und Spannung. Die Vorrichtung kann, wie bereits oben erwähnt, beispiels weise als Gleichspannungsversorgung aufgebaut sein, insbesondere mit der Möglichkeit, die Gleichspannung zu modulieren. Die Vorrichtung kann auch als Wechselspannungsvorrichtung aufgebaut sein, mit der Möglichkeit zur Erzeugung von Blindleistung, um Strom und Spannung gegebenenfalls mit einer gewünschten Phasenverschiebung zu versehen. Auch der Innenwider stand der Strom- und Spannungsversorgung kann geeignet einstellbar sein, um Stromstärke und Spannung an dem Spulenkörper in gewissen Grenzen unabhängig voneinander steuern zu können. Letztlich ist auch die Ver wendung eines Stromrichters zur Erzeugung eines pulsweitenmodulierten Spannungssignals denkbar. Die Vorrichtung kann eine Stützvorrichtung zum Vermeiden einer Verformung der Spule während der Gefügeänderung umfassen. Die Stützvorrichtung kann beheizbar sein und/oder eine Heizung umfassen. The invention relates not only to a method of the type explained above, but also to a device for treating a coil with an electrical power and voltage supply, two supply connections for connecting the power and voltage supply to a respective section of the coil and to a control device for controlling the current and voltage. As already mentioned above, the device can, for example, be constructed as a DC voltage supply, in particular with the option of modulating the DC voltage. The device can also be constructed as an alternating voltage device, with the possibility of generating reactive power in order to provide the current and voltage with a desired phase shift, if necessary. The internal resistance of the current and voltage supply can also be suitably adjustable in order to be able to control the current strength and voltage on the coil body independently of one another within certain limits. Ultimately, the use of a converter to generate a pulse-width-modulated voltage signal is also conceivable. The device can comprise a support device for avoiding deformation of the coil during the structural change. The support device can be heatable and / or comprise a heater.
Die Vorrichtung kann eine Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen einer Deckschicht umfassen. Die Beschichtungsvorrichtung kann beispielsweise als Pulverlackiervorrichtung oder als Elektrotauchlackiervorrichtung ausgebildet sein. The device can comprise a coating device for applying a cover layer. The coating device can be designed, for example, as a powder coating device or as an electrocoating device.
Die Vorrichtung kann eine Prüfvorrichtung umfassen. Die Prüfvorrichtung kann einen Wärmedetektor umfassen, der vorzugsweise dazu eingerichtet ist, Temperaturen räumlich aufgelöst zu erfassen. Der Wärmedetektor kann beispielsweise optisch oder taktil ausgebildet sein. Der Wärmedetektor kann eine Infrarotkamera sein. The device can comprise a test device. The test device can comprise a heat detector, which is preferably set up to detect temperatures in a spatially resolved manner. The heat detector can be designed optically or tactilely, for example. The heat detector can be an infrared camera.
In einer Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst diese mindestens zwei von Stützvorrichtung, Beschichtungsvorrichtung und Prüfvorrichtung, vorzugswei se alle drei. Weiterhin kann sie eine Halterung umfassen, die die Spule halten kann, wenn sie an die Strom- und Spannungsversorgung angeschlossen ist. In one embodiment of the device, it comprises at least two of the supporting device, the coating device and the testing device, preferably all three. Furthermore, it can comprise a holder that can hold the coil when it is connected to the power and voltage supply.
Stützvorrichtung und/oder Beschichtungsvorrichtung und/oder Prüfvorrich tung können in einer Ausführung von der Spule durchlaufen werden, ohne dass die Spule aus der Halterung genommen werden muss bzw. von der Spannungs- und Stromversorgung getrennt werden muss. Dafür umfasst die Halterung beispielsweise einen beweglichen Arm oder die Stützvorrichtung (soweit vorhanden) und die Beschichtungsvorrichtung (soweit vorhanden) und die Prüfvorrichtung (soweit vorhanden) sind relativ zur Halterung beweg bar. So kann die in der Halterung positionierte und an die Strom- und Span nungsversorgung angeschlossene Spule in Schritten des Verfahrens in die Stützvorrichtung (sofern vorgesehen) und in die Beschichtungsvorrichtung (sofern vorgesehen) und in die Prüfvorrichtung (sofern vorgesehen), zumin dest aber in zwei dieser genannten Vorrichtungen, bewegt und entsprechend behandelt werden. Die Prüfvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich derart eingerichtet sein, dass die Spule während der Gefügeänderung und/oder während des Beschichtens überwacht werden kann. Die Vorrichtungen können in einem automatisierten Prozess von der Spule mit Hilfe der Halterung durchlaufen werden. In one embodiment, the support device and / or coating device and / or test device can be passed through by the coil without the coil having to be removed from the holder or disconnected from the voltage and power supply. For this purpose, the holder comprises, for example, a movable arm or the support device (if present) and the coating device (if present) and the test device (if present) can be moved relative to the holder. Thus, the coil positioned in the holder and connected to the power and voltage supply can be moved in steps of the method into the support device (if provided) and in the coating device (if provided) and in the test device (if provided), but at least in two these devices mentioned, are moved and treated accordingly. As an alternative or in addition, the test device can be set up in such a way that the coil can be monitored during the structural change and / or during the coating. The devices can be run through in an automated process from the spool with the aid of the holder.
Dadurch kann eine kostengünstige, beispielsweise serienmäßige Fertigung bzw. Qualitätskontrolle ermöglicht werden. In this way, inexpensive, for example series production or quality control can be made possible.
Die Erfindung wird in Figuren einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend erläutert. Dabei zeigt The invention is shown in figures of a drawing and explained below. It shows
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Spule mit einer schematisch dargestellten Einrichtung zur Spannungs- und Stromversorgung, 1 shows a perspective view of a coil with a device for voltage and power supply, shown schematically,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Spule, 2 shows a longitudinal section through a coil,
Fig. S einen möglichen Spannungsverlauf bei der Behandlung derFig. S shows a possible voltage curve in the treatment of the
Spule, Kitchen sink,
Fig. 4 einen weiteren möglichen Spannungsverlauf bei der Behand lung der Spule, Fig. 4 shows another possible voltage curve in the treatment of the coil,
Fig. 5 einen möglichen Stromverlauf bei der Behandlung der Spule, 5 shows a possible current curve when treating the coil,
Fig. 6 einen weiteren möglichen Spannungsverlauf bei der Behand lung der Spule, Fig. 6 shows another possible voltage curve in the treatment of the coil,
Fig. 7 in einem vergrößerten Zeitmaßstab den Verlauf einer Ver sorgungsspannung für den Fall, dass die Strom- und Spannungs versorgung einen Stromrichter aufweist, und 7 shows, on an enlarged time scale, the course of a supply voltage for the case that the current and voltage supply has a converter, and
Fig. 8 Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer wendelförmigen metallischen elektrischen Spule. 8 steps of a method for producing a helical metallic electrical coil.
Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine wendelförmige metallische elektrische Spule 1, die aus einem im Querschnitt rechteckigen Draht besteht. Das Material der Spule 1 kann Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, Kupfer oder eine Kupferlegierung oder ein anderes elektrisch leitendes Metall oder eine Metalllegierung sein. Das in der Figur obere Ende la der Spule 1 ist mit einer Strom- und Spannungsversorgung 2 mittels einer Zuleitung S und eines Anschlusses verbunden. Das in der Figur untere Ende lb der Spule 1 ist mit der Strom- und Spannungsversorgung 2 mittels einer Zuleitung 4 und eines Anschlusses verbunden. Mittels der Strom- und Spannungsversorgung 2 kann die Spule 1 mit einem Strom und einer Spannung beaufschlagt werden, wobei Strom und/oder Spannung in Abhängigkeit von der Zeit steuerbar sind. Die Steuerung kann in Abhängigkeit von den verfolgten Zielen bei der Behand lung der Spule 1 eine Steuerung der Spannung, eine Steuerung des Stroms bzw. der Stromstärke oder eine Steuerung beider Größen, auch unabhängig voneinander, beinhalten. Dementsprechend kann der innere Aufbau der Strom- und Spannungsversorgung 2 in verschiedener Weise gestaltet sein. Beispielsweise kann die Strom- und Spannungsversorgung 2 einen Trans formator und einen Gleichrichter sowie eine Halbleitersteuerung zur Ein stellung eines Stroms oder einer Spannung aufweisen. Figure 1 shows a perspective view of a helical metallic electrical coil 1, which consists of a wire with a rectangular cross-section. The material of the coil 1 can be aluminum or an aluminum alloy, Be copper or a copper alloy or another electrically conductive metal or metal alloy. The upper end la of the coil 1 in the figure is connected to a current and voltage supply 2 by means of a supply line S and a connector. The lower end 1b of the coil 1 in the figure is connected to the current and voltage supply 2 by means of a supply line 4 and a connection. A current and a voltage can be applied to the coil 1 by means of the current and voltage supply 2, with the current and / or voltage being controllable as a function of time. Depending on the objectives pursued in the treatment of the coil 1, the control can include a control of the voltage, a control of the current or the amperage or a control of both variables, also independently of one another. Accordingly, the internal structure of the power and voltage supply 2 can be designed in various ways. For example, the current and voltage supply 2 can have a transformer and a rectifier and a semiconductor controller for setting a current or a voltage.
Die Strom- und Spannungsversorgung 2 kann auch einen elektrischen Umrichter aufweisen, der eine Ansteuerung der Spule mittels eines hoch frequenten Spannungsimpulses erlaubt, wobei die Steuerung mittels einer Pulsweitenmodulation oder auch anderer bekannter Modulationen möglich ist. Hierdurch lassen sich Strom und Spannung unabhängig voneinander steuern oder regeln. Dabei kann als Regelgröße beispielsweise die Zielspan nung an der Spule 1 dienen, die überwacht werden kann, oder der Strom 1, der die Spule durchfließt. The current and voltage supply 2 can also have an electrical converter which allows the coil to be controlled by means of a high-frequency voltage pulse, the control being possible by means of pulse width modulation or other known modulations. This allows current and voltage to be controlled or regulated independently of one another. The target voltage at the coil 1, which can be monitored, or the current 1 flowing through the coil, for example, can serve as the controlled variable.
Es ist auch möglich, Strom und/oder Spannung derart zu regeln, dass eine Zieltemperatur in der Spule 1 erreicht wird. Hierzu kann ein Temperatur sensor 5 an der Spule vorgesehen sein, der ein die gemessene Temperatur repräsentierendes Signal an die Strom- und Spannungsversorgung 2 leitet. It is also possible to regulate the current and / or voltage in such a way that a target temperature in the coil 1 is reached. For this purpose, a temperature sensor 5 can be provided on the coil, which sends a signal representing the measured temperature to the current and voltage supply 2.
Figur 2 zeigt in einem Längsschnitt eine metallische elektrische Spule mit drei Windungen 6, 7, 8, wobei jede der Windungen einen metallischen Kern 6a und eine isolierende Umhüllung 6b aufweist. Der Kern 6a kann im Querschnitt rechteckig, oval, kreisrund oder auch vieleckig sein oder eine andere Quer schnittsform aufweisen. Der Kern besteht aus einem Metall, beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung oder einem anderen Metall oder einer Legierung aus mehreren verschiedenen Metallen. Die Umhüllung 6b ist elektrisch isolierend und kann beispielsweise als Oxidschicht ausgebildet sein, insbesondere als Oxidschicht des umhüllten Werkstoffs. Die Umhüllung 6b kann jedoch auch als Kunststoffschicht, bei spielsweise als Harzschicht oder Lackschicht, ausgeführt sein, die durch Streichen oder Tauchen der Spule oder durch Sprühen aufgebracht werden kann. Vorteile durch die erfindungsgemäße Behandlung der Spule können sich besonders für den Fall ergeben, dass das Beschichtungsmaterial durch Erhitzen polymerisiert werden kann oder dass die Polymerisation durch Erhitzen beschleunigt werden kann. FIG. 2 shows in a longitudinal section a metallic electrical coil with three turns 6, 7, 8, each of the turns having a metallic core 6a and an insulating sheath 6b. The core 6a can be rectangular, oval, circular or also polygonal in cross section or have a different cross-sectional shape. The core is made of a metal, for example Aluminum or an aluminum alloy, copper or a copper alloy or another metal or an alloy of several different metals. The sheath 6b is electrically insulating and can be designed, for example, as an oxide layer, in particular as an oxide layer of the sheathed material. The casing 6b can, however, also be designed as a plastic layer, for example as a resin layer or lacquer layer, which can be applied by painting or dipping the coil or by spraying. Advantages through the treatment of the coil according to the invention can result in particular in the event that the coating material can be polymerized by heating or that the polymerization can be accelerated by heating.
Die elektrische Spule 1 kann durch Gießen, additive Fertigungsverfahren (BD-Drucken) oder Umformen, wie beispielsweise Wickeln eines Drahtrohlings hergestellt werden. Es sind auch kombinierte Herstellungsverfahren möglich, wie beispielsweise das Gießen oder 3D-Drucken mit einem nachfolgenden axialen Komprimieren des Spulenkörpers, wie dies durch die Pfeile 9, 10 angedeutet ist. Damit kann nach der Herstellung der Leerraum zwischen den einzelnen Windungen minimiert werden. The electrical coil 1 can be produced by casting, additive manufacturing processes (BD printing) or reshaping, such as, for example, winding a wire blank. Combined manufacturing processes are also possible, such as casting or 3D printing with a subsequent axial compression of the coil body, as indicated by the arrows 9, 10. This allows the empty space between the individual turns to be minimized after production.
Eine Isolationsschicht 6b kann vor oder nach einer ersten Wärmebehandlung der elektrischen Spule erfolgen, und die Beschichtung kann durch die Wärme behandlung der elektrischen Spule oder durch eine nachfolgende weitere Wärmebehandlung ausgehärtet werden. Die Wärmebehandlung der Be schichtung 6b kann ebenso wie die Behandlung des metallischen Spulen materials zur Erhöhung des elektrischen und/oder thermischen Leitwerts durch Beaufschlagung der Spule mit einem Strom oder einer Spannung erfolgen. An insulation layer 6b can take place before or after a first heat treatment of the electrical coil, and the coating can be cured by the heat treatment of the electrical coil or by a subsequent further heat treatment. The heat treatment of the coating 6b can be carried out just like the treatment of the metallic coil material to increase the electrical and / or thermal conductivity by applying a current or a voltage to the coil.
Zudem kann das erfindungsgemäße Behandeln der Spule 1 durch eine Prüfung der Überschlagsfestigkeit der Spule ergänzt werden, die durch Anlegen einer hohen Spannung an die Spule und eine Überwachung des Stroms und/oder der Spannung erfolgen kann. Ergeben sich Überschläge oder kündigen diese sich an, so ist dies durch eine Änderung des Spannungssignals, beispielsweise teilweises Einbrechen der Spannung, und/oder durch das Auftreten von zusätzlichen Strömen oder Stromerhöhungen durch die Spule erkennbar. Figur 3 zeigt mehrere mögliche Spannungsverläufe der an die Spule 1 ange legten Spannung in Abhängigkeit von der Zeit t. Ein erster Spannungsverlauf 11 stellt ein Anlegen einer Spannung Ui und eine entsprechend steile Span nungssteigerung an der Spule bis zum Wert Ui dar, worauf die Spannung nach der Zeit ti bis zur Zeit t2 zügig wieder abgesenkt wird. Typische Zeiten für ti und/oder t2 liegen im Bereich zwischen einer halben Sekunde und mehreren Sekunden. In addition, the treatment of the coil 1 according to the invention can be supplemented by a test of the flashover strength of the coil, which can be carried out by applying a high voltage to the coil and monitoring the current and / or the voltage. If flashovers occur or are announced, this can be recognized by a change in the voltage signal, for example a partial drop in the voltage, and / or by the occurrence of additional currents or increases in current through the coil. FIG. 3 shows several possible voltage profiles of the voltage applied to coil 1 as a function of time t. A first voltage curve 11 represents the application of a voltage Ui and a correspondingly steep voltage increase on the coil up to the value Ui, whereupon the voltage is rapidly reduced again after the time ti up to the time t2. Typical times for ti and / or t2 are in the range between half a second and several seconds.
Ein alternativer Spannungsverlauf 12 zeigt nach dem Zeitpunkt ti eine modu lierte sinusförmige Gleichspannung um den Wert Ui, die bis zu einem nicht näher spezifizierten Ende der Behandlung andauert. Der weitere alternative Spannungsverlauf 13 sieht vor, dass die Spannung auf den Wert Ui gesteigert und danach bis zu einem Ende der Behandlung konstant beibehalten wird. An alternative voltage curve 12 shows, after the point in time ti, a modulated sinusoidal direct voltage around the value Ui, which lasts until the end of the treatment, which is not specified in more detail. The further alternative voltage curve 13 provides that the voltage is increased to the value Ui and then kept constant until the end of the treatment.
Figur 4 zeigt für die Behandlung der Spule die Anwendung einer Wechsel spannung 14, die dazu führt, dass die Stromrichtung durch die Spule sich periodisch umkehrt. Die in der Spule umgesetzte elektrische Leistung führt zu einer Erwärmung der Spule und zu der gewünschten Gefügeänderung. Die Amplitude der Wechselspannung 14 kann dabei auch in Abhängigkeit von der Zeit t variiert werden. FIG. 4 shows the use of an alternating voltage 14 for the treatment of the coil, which leads to the fact that the direction of the current through the coil is periodically reversed. The electrical power converted in the coil leads to heating of the coil and the desired change in structure. The amplitude of the alternating voltage 14 can also be varied as a function of the time t.
In Figur 5 ist ein möglicher, steuerbarer Verlauf des Stroms / der Stromstärke I durch die Spule gezeigt, wobei die Stromstärke innerhalb kurzer Zeit bis auf die Stromstärke li gesteigert und dann eine Zeitlang konstant gehalten wird. Danach kann der Strom bis zum Zeitpunkt t3 auf null heruntergefahren oder auf einen Zwischenwert I2 für die Dauer eines nachfolgenden Zeitintervalls konstant gehalten werden, bevor die Stromstärke auf null abgesenkt wird. FIG. 5 shows a possible, controllable course of the current / the current strength I through the coil, the current strength being increased within a short time to the current strength li and then being kept constant for a period of time. The current can then be reduced to zero by time t3 or kept constant at an intermediate value I2 for the duration of a subsequent time interval before the current intensity is reduced to zero.
Figur 6 zeigt zunächst einen Spannungsverlauf, bei dem die Spannung bis zum Spannungswert Ui erhöht und eine Zeitlang bis zum Zeitpunkt t4 konstant gehalten wird. In dieser Zeit wird auf die Spule ein Strom aufgeprägt, der zu einer Erwärmung und zu der gewünschten Gefügeänderung führt. Danach kann die Spannung stoßartig weiter erhöht werden, um die Durchschlags festigkeit der Spule zu prüfen. Ein Spannungshöchstwert, bei dem gerade Anzeichen für ein Durchschlagen der Spannung beobachtet werden, kann zum Zeitpunkt ts erreicht sein. Die Spannung wird dann nicht weiter erhöht, sondern auf null abgesenkt. FIG. 6 initially shows a voltage curve in which the voltage is increased up to the voltage value Ui and is kept constant for a time up to the time t4. During this time, a current is impressed on the coil, which leads to heating and the desired change in structure. The voltage can then be increased abruptly to check the dielectric strength of the coil. A voltage peak at which signs of voltage breakdown are just being observed can be used for Time ts be reached. The voltage is then not increased any further, but decreased to zero.
Es kann vor oder nach der Spannungsfestigkeitsprüfung auch ein Zeitintervall vorgesehen sein, in dem durch eine unterhalb der Spannung Ui liegende angelegte Spannung eine Temperatur an der Spule eingestellt wird, die geringer ist als die für die Gefügeänderung notwendige Spannung und die über ein längeres Zeitintervall zum Aushärten einer Beschichtung der Spule führt. Es kann auch sinnvoll sein, die Durchschlagsspannungsprüfung nach dem Erhärten der Beschichtung durchzuführen, da auch die Spannungsfestig keit der Beschichtung sich durch das Aushärten ändern kann. Before or after the dielectric strength test, a time interval can also be provided in which an applied voltage below the voltage Ui sets a temperature on the coil that is lower than the voltage necessary for the structural change and that over a longer time interval for curing a coating of the coil leads. It can also be useful to carry out the breakdown voltage test after the coating has hardened, since the dielectric strength of the coating can also change as a result of the hardening.
In Figur 7 ist in einem anderen Zeitmaßstab, als er für die Figuren 3 bis 6 gewählt wurde, ein beispielhaft durch die Strom- und Spannungsversorgung 2 geliefertes pulsweitenmoduliertes Spannungssignal dargestellt. Es wird eine bestimmte Spannung U2 durch einen Stromrichter geliefert und mit einer gewählten Pulsbreite und -frequenz ein- und ausgeschaltet. Durch das Tast verhältnis der pulsweitenmodulierten Spannung kann eine Stromstärke eingestellt werden, die beispielsweise zwischen 0 und t6 einen ersten Wert und zwischen t6 und t7 einen zweiten Wert annimmt. Die zwischen t6 und t7 eingestellte Stromstärke ist geringer als die zwischen 0 und t6 eingestellte Stromstärke. Auf diese Weise ist durch einen Umrichter der Strom unabhängig von der Spannung an der Spule einstellbar. Der Stromrichter kann für eine komfortable Steuerung durch Widerstände und Kondensatoren ergänzt werden, um Strom und Spannung, die an die Spule 1 angelegt werden, in möglichst großen Bereichen frei und unabhängig voneinander steuern zu können. In FIG. 7, on a different time scale than that selected for FIGS. 3 to 6, a pulse-width-modulated voltage signal supplied by way of the current and voltage supply 2 is shown. A certain voltage U2 is supplied by a converter and switched on and off with a selected pulse width and frequency. By Tast ratio of the pulse width modulated voltage, a current intensity can be set that takes a second value, for example between 0 and t 6 a first value, and between t 6 and t 7. The current intensity set between t 6 and t7 is less than the current intensity set between 0 and t 6 . In this way, a converter can be used to set the current independently of the voltage on the coil. The converter can be supplemented with resistors and capacitors for convenient control in order to be able to freely and independently control the current and voltage that are applied to the coil 1 in the largest possible areas.
Durch die Erfindung wird die Behandlung einer elektrischen metallischen Spule 1 ermöglicht, die zu einer gewünschten Gefügeänderung im Material der Spule sowie gegebenenfalls auch zu einer Aushärtung einer Beschichtung führen kann, wodurch die Leitfähigkeit (sowohl die elektrische als auch gegebenenfalls die thermische) des Spulenmaterials erhöht wird. Damit ist eine Effizienzsteigerung bei elektrischen Maschinen möglich, die mit einer solchen Spule versehen werden, wobei die Größe und Form der Spule unver ändert bleiben. Figur 8 zeigt schematisch Schritte eines möglichen Verfahrens zur Herstellung einer Spule. The invention enables the treatment of an electrical metallic coil 1, which can lead to a desired structural change in the material of the coil and possibly also to a hardening of a coating, whereby the conductivity (both the electrical and possibly the thermal) of the coil material is increased . This makes it possible to increase the efficiency of electrical machines that are provided with such a coil, the size and shape of the coil remaining unchanged. FIG. 8 schematically shows steps of a possible method for producing a coil.
In Schritt S1 wird eine wendelförmige metallische elektrische Spule bereitge stellt, in einer beweglichen Haltevorrichtung positioniert, und der Spulenkör per mit einer elektrischen Strom- und Spannungsversorgung verbunden. In step S1, a helical metallic electrical coil is provided, positioned in a movable holding device, and the Spulenkör is connected to an electrical power and voltage supply.
In Schritt S2 wird die Spule mit Hilfe der beweglichen Haltevorrichtung in eine Stützvorrichtung bewegt und anschließend mit Hilfe der elektrischen Strom- und Spannungsversorgung eine Gefügeänderung auf die im Zusammenhang mit den vorangegangenen Figuren beschriebene Weise herbeigeführt. Die Stützvorrichtung greift kammartig zwischen die Windungen der Spule und verhindert eine ungewollte Verformung der Spule während der Gefügeände rung. Die Stützvorrichtung umfasst Keramik und/oder isolierend beschichtetes Metall und wird während die Gefügeänderung durchgeführt wird mittels einer Heizung auf einerTemperatur von beispielsweise 180°C gehalten. Durch die erhitzte Stützvorrichtung wird der Gefügeänderungsprozess unterstützt. Während der Gefügeänderung wird mittels eines optischen oder taktilen Wärmedetektors die Temperatur der Spule räumlich aufgelöst überwacht. Wenn lokale Temperaturerhöhungen festgestellt werden, die auf einen nicht behebbaren Materialfehler hindeuten, kann die Spule ausgesondert werden. In step S2, the coil is moved into a supporting device with the aid of the movable holding device and then a structural change is brought about with the aid of the electrical current and voltage supply in the manner described in connection with the preceding figures. The support device engages in a comb-like manner between the turns of the coil and prevents unwanted deformation of the coil during the structural change. The support device comprises ceramic and / or metal coated with an insulating material and is kept at a temperature of, for example, 180 ° C by means of a heater while the structural change is being carried out. The microstructure change process is supported by the heated support device. During the structural change, the temperature of the coil is monitored spatially resolved by means of an optical or tactile heat detector. If local increases in temperature are found that indicate an unrecoverable material defect, the coil can be rejected.
In Schritt SB wird die aus der Stützvorrichtung entnommene Spule mittels der beweglichen Haltevorrichtung in eine Beschichtungsvorrichtung geführt. Die Beschichtungsvorrichtung ist eine Pulverlackiervorrichtung oder eine Elektrot- auchlackiervorrichtung. In der Beschichtungsvorrichtung wird die Spule mit einer Deckschicht versehen, wobei der Beschichtungsprozess durch Anlegen einer Spannung mittels der elektrischen Strom- und Spannungsvorrichtung gesteuert wird. In step SB, the coil removed from the support device is guided into a coating device by means of the movable holding device. The coating device is a powder coating device or an electrodepositioning device. In the coating device, the coil is provided with a cover layer, the coating process being controlled by applying a voltage by means of the electrical current and voltage device.
In Schritt S4 wird die mit Hilfe der Haltevorrichtung aus der Beschichtungsvor richtung entnommene Spule in oder an einer Prüfvorrichtung positioniert, wobei es sich bei der Prüfvorrichtung um den Wärmedetektor aus S2 handeln kann oder auch um eine andere Prüfvorrichtung. Während des Prüfens wird erneut Strom bzw. Spannung mittels der elektrischen Strom- und Spannungs- Versorgung bereitgestellt. Die Qualität der Spule wird überprüft und die Spule gegebenenfalls ausgesondert. Die Spule kann außerdem charakterisiert werden. In Schritt S5 wird die Spule von der Haltevorrichtung und von der Strom- undIn step S4, the coil removed from the coating device with the aid of the holding device is positioned in or on a test device, the test device being the heat detector from S2 or another test device. During the test, the current or voltage is again determined by means of the electrical current and voltage Supply provided. The quality of the bobbin is checked and, if necessary, the bobbin is rejected. The coil can also be characterized. In step S5, the coil of the holding device and of the current and
Spannungsversorgung getrennt. Power supply disconnected.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Herstellung einer wendelförmigen metallischen elektri schen Spule (1), bei dem zunächst der Spulenkörper in seiner endgülti gen geometrischen Form hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Spulenkörper eine elektrische Strom- und Spannungs versorgung (2) verbunden wird und dass ein Strom- und Spannungs verlauf (11, 12, IS, 14, 15, 16) in dem Spulenkörper derart gesteuert wird, dass durch eine Gefügeänderung des Materials der Spule ein Gefüge erzielt wird, das gegenüber dem Ausgangszustand einen gerin geren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist. 1. A method for producing a helical metallic electrical coil (1), in which first the bobbin is produced in its final geometric shape, characterized in that an electrical current and voltage supply (2) is connected to the bobbin and that a current and voltage curve (11, 12, IS, 14, 15, 16) in the coil body is controlled in such a way that a structural change in the material of the coil results in a structure that has a lower specific electrical resistance compared to the initial state .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Strom und Spannung in der Spule derart gesteuert werden, dass während wenigs tens 5 Sekunden, insbesondere während wenigstens 10 Sekunden, weiter insbesondere während wenigstens 100 Sekunden, eine Strom stärke von wenigstens 20 Ampere, insbesondere wenigstens SO Am pere, weiter insbesondere wenigstens 50 Ampere und/oder eine Leis tung von wenigstens 5 Watt, insbesondere wenigstens 10 Watt, weiter insbesondere wenigstens 20 Watt pro cm Spulendraht erreicht wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the current and voltage in the coil are controlled in such a way that for at least 5 seconds, in particular for at least 10 seconds, further in particular for at least 100 seconds, a current strength of at least 20 amps, in particular at least 50 amperes, further in particular at least 50 amperes and / or a power of at least 5 watts, in particular at least 10 watts, further in particular at least 20 watts per cm of coil wire is achieved.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Strom und Spannung in der Spule derart gesteuert werden, dass eine Temperaturerhöhung des Materials der Spule auf wenigstens 500 Grad Celsius, insbesondere auf 700 Grad Celsius für wenigstens 20 Sekun den, insbesondere für wenigstens 60 Sekunden, erfolgt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the current and voltage in the coil are controlled in such a way that a temperature increase of the material of the coil to at least 500 degrees Celsius, in particular to 700 degrees Celsius for at least 20 seconds, in particular for at least 60 seconds.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Strom und Spannung in der Spule (1) bei laufender Messung des elektrischen Wi derstands derart gesteuert werden, dass eine Änderung des elektri schen Widerstands der Spule bis zu einem vorgegebenen Zielwert er reicht wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that the current and voltage in the coil (1) are controlled with ongoing measurement of the electrical resistance such that a change in the electrical resistance of the coil up to a predetermined target value it is enough.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Strom und Spannung in der Spule (1) derart gesteuert werden, dass nacheinander mehrere Zyklen mit ansteigender und abfallender Stromstärke durchlaufen werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the current and voltage in the coil (1) are controlled in such a way that successively several cycles with increasing and decreasing current strength are run through.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (1) vor oder nach dem Anlegen einer elektrischen Span nung zur Änderung des Gefüges mit einer Deckschicht (6b) bedeckt wird, die bei der Erwärmung der Spule durch Anlegen einer elektri schen Spannung getrocknet oder durch einen Polymerisationsprozess gehärtet wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the coil (1) before or after the application of an electrical voltage to change the structure with a cover layer (6b) is covered, which when the coil is heated by applying an electrical voltage or hardened by a polymerisation process.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung an der Spule (1) derart erhöht wird, dass Spannungs überschläge oder Voranzeichen für Überschläge zwischen benachbar ten Spulenwindungen auftreten und dass die Spannungsüberschläge sowie die Spannung registriert werden und daraus die elektrische Spannungsfestigkeit ermittelt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the voltage on the coil (1) is increased in such a way that voltage flashovers or signs of flashovers between adjacent coil windings occur and that the voltage flashovers and the voltage are registered and from them the electrical strength is determined.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper durch Gießen hergestellt wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the coil body is produced by casting.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper durch Umformen hergestellt wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the coil body is produced by reshaping.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper durch ein additives Fertigungsverfahren, insbe sondere BD-Druck, hergestellt wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the coil body is produced by an additive manufacturing process, in particular special BD printing.
11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spule in einer Stützvorrichtung positioniert ist während Strom und Spannung an der Spule anliegen. 11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the coil is positioned in a support device while current and voltage are applied to the coil.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Stützvorrichtung beheizt wird.. 12. The method according to claim 11, wherein the supporting device is heated.
13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass in einem Schritt des Verfahrens eine Qualitätsprü fung vorgenommen wird, die eine Wärmedetektion umfasst. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a quality check is carried out in a step of the method, which includes a heat detection.
14. Vorrichtung zur Behandlung einer Spule (1) mit einer elektrischen Strom- und Spannungsversorgung (2), zwei Versorgungsanschlüssen (la, lb) zur Verbindung der Strom- und Spannungsversorgung mit je weils einem Abschnitt der Spule sowie mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Stromstärke und Spannung. 14. Device for treating a coil (1) with an electrical current and voltage supply (2), two supply connections (la, lb) for connecting the current and voltage supply, each with a section of the coil and with a control device for controlling the current intensity and tension.
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