NO141106B - Fremgangsmaate og apparat til fremstilling av kompakte elektriske spoler, f.eks. svingspoler for hoeyttalere - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og apparat til fremstilling av kompakt-elektriske spoler, f. eks« svingspoler for høyt-talere .

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en framgangsmåte til framstilling av elektriske spoler med høy fyllfaktor, som angitt i innledningen til det etterfølgende hovedkrav. Videre omfatter oppfinnelsen et apparat for gjennomføring av framgangsmåten og omfattende en dor for opptagelse av spolen.

Ved for eksempel svingspoler for høyttalere, er det

. av betydning at spolen framstilles så kompakt eller med så

høy fyllfaktor som mulig, dvs. med høyt innhold av trådmateriale i forhold til isolasjonsmateriale og annen inaktiv eller varme-isolerende fylling eller mellomrom mellom trådene, idet man for et gitt antall vinningslag i spolen må tilstrebe en liten sam-let lagtykkelse av vinningene for på ønsket måte å kunne arbeide med en liten bredde i det magnetiske luftgap hvori svingspolen skal monteres. Også i andre forbindelser er det

■ av forskjellige grunner ønskelig å benytte kompakte spoler, f.eks. i transformatorer.

Normalt skal vinningene i en spole være bundet til hverandre ved hjelp av et egnet hindemiddel, f.eks. termoplastisk plastmateriale, og i en kompakt spole bør naturligvis mengden av bindemiddel være.beskjeden. Vanligvis vikles spolen av en tråd med et tynt overtrekk av termoplastisk eller termoherdende plastmateriale, og den ferdigviklede spole underkastes en varmebehandling, hvorved overtrekket på de mot hverandre anliggende tråddeler flyter sammen og deretter danner den ønskede binding jnellom tråddelene. Den nødvendige varme kan på enkel måte frambringes ved å sende en strøm gjennom den viklede spole.

En rimelig god fyllfaktor kan oppnås ved å vikle spolen av alminnelig tråd med et tynt overtrekkslag og ved å utføre viklingen slik at tråden på et hvert sted ligger tett an mot nabotrådvinningen i samme vinningslag og mot to tråder i et tilstøtende vinningslag. En ennu bedre fyllfaktor vil kunne oppnås ved å vikle spolen med tråd av rektangulært eller seks-kantet tverrsnitt, men i praksis er en slik tråd langt dyrere enn en alminnelig rund tråd, og ved automatisk spolevikling vil det oppstå problemer med hensyn til vridningstendenser av tråden, hvorved den oppnådde fyllfaktor langt fra ville være god.

Det er foreslått å vikle opp en rund tråd på en dor og deretter underkaste viklingen en mekanisk sammentrykning, hvorved trådens tverrsnitt deformeres og fyllfaktoren økes. Dette er imidlertid en lite skånsom behandling, og når sammen-trykkingen skjer i spolens aksialretning, hvilket er den mest realistiske løsning, vil det ikke oppnås noen innsnevring av spolens vinningslagstykkelse, hvilket ellers ville være ønskelig, spesielt ved høyttalerspoler.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en framgangsmåte, ved hvilken spolevinningene kan underkastes en fortetningsbehandling, som er både skånsom og enkel å utføre, og som dessuten virker i spolens tverrplan på en slik måte at fortetningen samtidig medfører en reduksjon av vinningslagets tykkelse.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende hovedkrav, samt i underkravene. Det har vist seg at man ved kjølingen av spolen kan fremkalle så store sammentrekningskrefter at nabotrådene ved deres berøringsområder flatpresses mot hverandre for oppnåelse av den ønskede høye fyllfaktor, og tråden viser ingen tendens til å briste under behandlingen, antagelig fordi tråden på ethvert sted er i effektivt friksjonsanlegg mot andre tråddeler. Sammentrekningen innebærer at spolens ytter-diameter forminskes, dvs. at vinningslagtykkelsen som helhet forminskes, hvilket er en stor fordel nettopp for høyttaler-spoler.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen er velegnet til å utføres automatisk og dette kan ifølge oppfinnelsen utføres ved hjelp av et apparat med de karakteristiske trekk som er angitt i de etterfølgende underkrav 5~9-

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

med henvisning til tegningen, hvor

figur 1 er et sideriss i delvis snitt av en spole med to vinningslag oppviklet på en dor,

figur 2 er et tilsvarende riss av spolen etter defor-masjonsbehandlingen ifølge oppfinnelsen, og

figur 3 er et detalj snitt av vinningslagene i en tilsvarende behandlet spole med flere lag.

Por frambringelse av en kompakt spole i henhold til oppfinnelsen vikler man først spolen på vanlig måte ved bruk av en rund tråd 2 som er overtrukket med et tynt lag 4 med et egnet isoleringsstoff såsom polyamid eller polyamidfenol som ved oppvarming av spolen kan flyte sammen med overtrekket på de tilstøtende tråddeler og ved påfølgende avkjøling stivne til dannelse av en fast binding mellom nabotråddelene. Normalt vikles spolen på en rørkjerne 6 av tynn folie som er anbragt på en dor 8 idet viklingen på kjent måte kan foregå med roterende dor eller med stillestående dor. Spolen vikles med stram tråd på en slik måte at tråden i hver vinning ligger an mot nabotrådene i samme vinningslag og mot de to nabotråder i et tilstøtende vinningslag.

Som nevnt er det alminnelig kjent at man etter å ha viklet spolen, oppvarmer denne elektrisk for aktivering av bindemiddelet H. Spolevinningene vil herved ekspandere en smule men ved den påfølgende avkjøling vil de ikke trekke seg sammen igjen til deres-begynnelsesstilling. Ved oppfinnelsen benyttes en annen framgangsmåte idet man oppvarmer doren som avgir varme til spolen, hvoretter man avkjøler uten tilsvarende avkjøling av doren.

Oppvarmingen av doren kan skje på enhver egnet måte, og det er i figur 1 kun vist som eksempel at doren kan være utformet med indre kanaler 10 til mottagelse av et varmemedium fra en ytre, ikke vist varmekilde.

Det første resultat av en lokal oppvarming av doren vil være at denne ekspanderer hvorved spoletrådene påvirkes til strekning. Deretter overføres varmen til spolen, hvorved bindingsmaterialet k bløtgjøres likesom spolen påvirkes til termisk ekspansjon og dermed til minskning av trådspenningen. Når spolen er oppvarmet tilstrekkelig til at bindingsmaterialet 4 er flytt sammen, avbrytes oppvarmingen hvoretter doren i en

tid vil forbli varm og ekspandert.

Det neste og formodentlig viktigste skritt ved framgangsmåten er å avkjøle spolen utenfra mens doren er ekspandert. Dette gjøres fortrinnsvis ved positiv avkjøling, f.eks. ved hjelp av en kald strøm av luft, gass eller forstøvet væske, eller ved hjelp av kolde kjølekjever som bringes i kontakt med spolens ytterside. Denne kjøling får spolen til å krympe, men da doren stadig er ekspandert, vil krympingen gi seg utslag i en kraftig strekkpåvirkning på tråden og en dertil hørende innadgående radialkraft på denne slik at ytterlaget trykker mot innerlaget som igjen trykker mot doren gjennom folien 6. De herved opptredende krefter viser seg å være så store at de enkelte deler av tråden trykkdeformeres ved anlegget mot de om-givende deler, og resultatet blir som vist i figur 2, at spolens tverrsnittsform blir bicelleaktig, dvs. med en meget høy fyllfaktor og med en optimal fordeling av bindemiddelet mellom tråddelene, idet bindemiddelet forøvrig ved avkjølingen fikserer spolen i den oppnådde form.

Bicellestrukturen er ennu mer utpreget i en spole med tre eller flere vinningslag, se f.eks. figur 3 som viser et utsnitt av en spole med fire lag framstilt etter ovennevnte metode. Denne spole er forøvrig viklet direkte på doren uten bruk av en rørkjerne 6.

Etter kjølingen og deformasjonen av spolen avkjøler man doren hvorved denne trekker seg sammen og derved muliggjør en lett avtrekning av spolen fra denne. Doren kan kjøles naturlig eller ved tilførsel av kjølemedium til det ytre eller det indre av doren og etter avtrekningen av spolen kan den mot-ta et nytt spoleemne enten ved bruk av doren som vikledor eller ved anbringelse av et på forhånd viklet spoleemne på doren. Tykkelsen av den deformerte spole vil kunne forminskes ytterligere ved avsliping av det overflødige isolasjons- og bindingsmateriale på den fri overflate av spolen.

Det er vesentlig for oppfinnelsen at spoleemnet krympes ved kjøling imot en ekspandert dor som deretter kan sammentrekkes for frigivelse av spolen. Eventuelt kan doren være innrettet til å bli ekspandert av mekanisk vei. Deformasjonen ved kjølekrympingen er ikke primært avhengig av at spolen forut har vært oppvarmet til noen bestemt temperatur, men med den beskrevne forutgående oppvarming til f.eks. 300° oppnås dels den ønskede sammensmelting av bindingsmaterialet og dels en lettelse av tråddeformasjonen under krympingen. Tråden deformeres dog selv om den ikke er særlig varm, idet det ved krympingen opptrer meget store krefter, så den kan tåle den store trekkraft fordi vinningene overalt er i friksjonsinngrep med hverandre. Prinsipielt vil spolen kunne fjernes fra doren uten at denne bringes til sammentrekning, nemlig ved fornyet oppvarming av spolen som derved ikke vil bli tilbakedeformert til det opprinnelige runde trådtverrsnitt.

Som nevnt omfatter oppfinnelsen også et apparat for tilveiebringelse av spoledeformasjonen i henhold til foran-nevnte prinsipper; apparatet kan være kombinert med en vikle-maskin, slik at det automatisk mottar de viklede spoleemner fra denne, eller det kan være integrert med viklemaskinen,

idet dets ekspansjonsdor direkte utnyttes som vikledor.

Dorene kan være anbragt i en rekke på en bevegelig understøt-telse såsom et rundbord, som'i figur 1 er betegnet med!12 og som suksessivt fører dorene forbi en mottakerstasjon hvori de mottar spoleemnene enten ved direkte påvikling eller ved mottagelse av på forhånd viklede spoler, derfra videre til en oppvarmingsstasjon hvori dorene oppvarmes f.eks. ved innføring av varm olje eller luft i det indre kanalsystem 10 gjennom dermed samvirkende hull eller slisser 14 i et mot understøttel-sen 12 anliggende gliderlegeme 16. Det er dog for oppfinnelsen helt underordnet hvorledes oppvarmingen finner sted fordi også spolen må bli oppvarmet, dvs. oppvarmingen kan også foregå utenfra f.eks. ved hjelp av høyfrekvens. Alternativt kan man med høyfrekvens oppvarme en hjelpedor som skyves inn i en sylindrisk dor 8. Understøttelsen 12 beveges derfra videre til eller gjennom en spolekjølemaskin hvori det finnes egnede midler til kjøling av spolene utenfra, hensiktsmessig ved enkel på-blåsing av kald luft eller forstøvet vann, hvorved den omtalte deformasjon av spoletråden finner sted. Neste stasjon er en av-tagerstasjon hvori spolene kan avtas fra dorene etter at disse i mellomtiden er nedkjølt enten ved naturlig kjøling eller ved tvangskjøling, f.eks. ved innføring av kjøleluft eller væske gjennom kanalsystemet 10. Fra denne stasjon føres dorene til-bake til nevnte mottakerstasjon. Maskinen kan alternativt være utført med midler for mekanisk styrt utvidelse og sammentrekning av dorene eller med nevnte midler til mekanisk pressing av spoleemnene. Det skal nevnes at spoler med tråd av aluminium eller bløtt jern er spesielt velegnet til å bli behandlet på den angitte måte, samt at man ved oppfinnelsen også overkommer det problem at sportykkelsen normalt er forøket lokalt ved de områder hvor tråden fra en vinning krysser en underliggende vinning for i neste vinning å kunne legge seg i fordypningen mellom nabotråder i det underliggende lag; i nevnte kryssings-områder vil det nemlig ved krympingen skje en kraftig lokal deformasjon ved flattrykking av tråden slik at det skjer en utjevning av kryssingen. I figur 3 er det vist et kryssings-sted med tråden W som den sentrale tråd i det aktuelle området.

Ved oppfinnelsen kan det utmerket framstilles spoler med ikke-sirkulær form, men normalt bør det foretrekkes først å tildanne en sirkulærspole som etter krympingsbehandlingen presses til sin ønskede form.

Spoler framstilt i henhold til oppfinnelsen vil utmerke seg ved å ha en høy fyllfaktor. Den kompakte form er ikke alltid i seg selv vesentlig, men det er en meget viktig følgevirkning at spolen er mekanisk sterk på grunn av den tette binding mellom trådvinningene og mellom disse og en eventuell spolekjerne, likesom den kompakte spole vil utmerke seg ved en god varmeledningsevne.

Claims (9)

1. Framgangsmåte til framstilling av kompakte elektriske spoler med høy fyllfaktor, f.eks. svingspoler for høyttalere, hvor spolen vikles av isolert tråd med rundt tverrsnitt i viklelag og deretter anbringes på en dor og underkastes en fortettingsbehandling hvorved trådens tverrsnitt deformeres og fyllfaktoren økes, karakterisert ved at spolen anbringes på en radielt utvidbar dor (8) som utvides til å ut-fylle spolen (2,4,6), hvoretter spolen på den utvidede dor kjøles så lenge inntil den ønskede tverrsnittsdeformering av tråden som følge av det ved spolens sammentrekning mot doren oppstående radielle trykk, er oppnådd, hvoretter doren bringes til sammentrekning og spolen tas av.

2. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utvidelsen og sammentrekningen av doren be-virkes ved hjelp av henholdsvis opphetning og avkjøling av denne.

3. Framgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at spolen i kald tilstand vikles på doren som også holdes i kald tilstand hvoretter doren oppvarmes for å bli utvidet og for overføring av varme til spolen, hvoretter spolen på fortsatt varm dor, avkjøles utenfra, hvoretter doren avkjøles og spolen tas av.

4. Framgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at spolen før nedkjøling oppvarmes for mykgjøring av trådisolasjonen.

5. Apparat for gjennomføring av framgangsmåten ifølge et av de foregående krav, med en dor for opptagelse av spolen, karakterisert ved at doren (8) er utformet ut<-vidbar henholdsvis sammentrekkbar i radiell retning på styrbar måte, og innretning for tilførsel av et kjølemiddel, f.eks. kaldluft, til dorens mantel henholdsvis en på denne anbragte spole (2,4,6).

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at doren (8) består av termisk utvidbart henholdsvis sammentrekkbart materiale, og innretning (10,14) for tilførsel av varme til doren og til en på denne anbragt spole såvel som innretninger for valgvis avkjøling av spolens ytterside på doren, henholdvis doren selv.

7. Apparat ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at doren framviser en utsparing (10) som'kan koples til en varmekilde.

8. Apparat ifølge et av kravene 5, 6 eller 7, karakterisert ved at doren (8) framviser en utsparing (10) for tilkopling til en kjølemiddelkilde.

9. Apparat ifølge et av kravene 5-8, karakterisert ved at et antall dorer (8) er anordnet i en rekke på en bærer, fortrinnsvis et dreiebord (12), hvilket suksessivt beveger dorene forbi en mottagerstasjon, hvori spolene blir viklet eller plassert på dorene, en oppvarmingsstasjon, i hvilken dorene blir utvidet ved oppvarming, en spoleavkjølings-stasjon hvori spolene blir avkjølt utenfra, og en avtagnings-stasjon hvori spolene etter avkjøling fjernes fra disse.