WO2018184823A1 - Elektroisoliertes elektrisches leitungsband, insbesondere für elektromotoren und transformatoren - Google Patents

Elektroisoliertes elektrisches leitungsband, insbesondere für elektromotoren und transformatoren Download PDF

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Marcus Walder
Stefan Ziegler
Volker Wandelt
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Alanod Gmbh & Co. Kg
Alcotec Aluminium Coil Technology Gmbh
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    • H01F27/2847—Sheets; Strips

Definitions

  • the present invention relates to an electrically insulated electrical conduction band, in particular for electric motors and transformers, with a band-shaped electrical conductor, which has an upper cover surface and a lower cover surface, two side edge surfaces and each end side end edge surface, and with an electrical insulation, on at least one cover surface of the band is arranged.
  • Such electrical conduction bands are referred to, for example, as electrical sheet or electrical steel and for the production of magnetic circuits for electrical machines, ie cores for dynamos, electric motors,
  • Transformers relays, contactors, reactors, ignition coils, electricity meters and controllable deflection magnets used.
  • Cold rolled strips and sheets of iron-silicon alloys are customary in this case. Since under the influence of variable magnetic fields in a spool of solid material
  • the cores are designed exclusively as lameliATOR and insulated sheets in packages or as wound cut cores.
  • wire enamels are known, which are insulating resin based on synthetic resin, which can be applied as thin as possible, homogeneous, electrically insulating films on copper or aluminum wires.
  • wire enamels such as THEIC-modified polyester imides, polyamides and epoxies, solderable wire enamels made of polyurethane and adhesive coatings, such as. B. of PVB (polyvinyl butyral) and polyamide.
  • the present invention has for its object to provide an electrically insulated electrical conduction band of the type described above, with reduced effort, in particular using a paint for the insulation, can be produced, but has a high electrical insulation effect.
  • the insulation comprises a lacquer layer and a film adhesive tape which is glued to the lower top surface and / or the upper top surface of the band-shaped electrical conductor, at least in each case in an area directly to a
  • the strip edge is in particular laminated before (or alternatively after) the coating with a temperature-stable adhesive tape (for example made of polyimide).
  • a temperature-stable adhesive tape for example made of polyimide.
  • FIG. 1 shows a diagrammatic representation of a conduction band according to the invention.
  • FIGS. 2 to 7 show variants of the conduction band according to the invention.
  • the conduction band 1 according to the invention shown in FIG. 1 comprises a band-shaped electrical conductor 2, which has an upper cover surface 2a and a lower cover surface 2b, two side edge surfaces 2c and at each end an end edge surface (not shown). Furthermore, this includes
  • inventive conduction band 1 an electrical insulation 3, the on
  • At least one side of the tape 1 - in the illustrated embodiment on both the lower deck surface 2b and on the upper deck surface 2a - is applied.
  • the insulation comprises a lacquer layer 3a and an adhesive tape 3b, in particular a film adhesive tape, which consists of plastic and that on the lower
  • Cover surface 2b and / or the upper cover surface 2a of the band-shaped electrical conductor 2 is glued, at least in each case in an area 4, which is immediately adjacent to a side edge surface 2c.
  • the adhesive tape 3b has a projection 5 with respect to the side edge surface 2c of the band-shaped electrical conductor 1, whereby leakage currents can be prevented.
  • the supernatant 5 may preferably have a length L in the range 0 cm ⁇ L ⁇ 5 cm.
  • the band-shaped electrical conductor 2 may in particular consist of aluminum or of an aluminum alloy and preferably have a thickness D in the range of 0.1 mm to 1, 5 mm.
  • the lacquer of the lacquer layer 3a which by immersion, as by a
  • the lacquer layer 3a can be formed from a lacquer based on organic polymers, such as an acrylic, epoxy, polyester, polyamide or fluoropolymer lacquer, or on the basis of sol-gel compositions, in particular a wire enamel, such as a TH E IC mod ifimited polyester imide. It may preferably have a thickness DL in the range from 5 ⁇ m to 50 ⁇ m. As shown, in the
  • this thickness DL also be smaller, in particular, so that a flat surface 0 of the insulation 3 is formed.
  • the adhesive tape 3b may preferably have a thickness DK in the range from 3 ⁇ m to 20 ⁇ m, wherein this thickness DK may preferably be at least half the thickness DL of the paint layer 3a in the region where no adhesive tape 3b is located.
  • the region 4 immediately adjacent to the side edge surface 2c of the tape-shaped electrical conductor 2 may have a width B in the range of 0.2 cm to 4.5 cm, preferably in the range of 0.5 to 1.5 cm.
  • FIGS. 2 to 7 show further embodiments.
  • FIG. 3 shows an alternative to FIG. 3, in which the top surface 2b and the side edge surface 2c each have no electrical insulation and in particular no lacquer layer 3a.
  • the adhesive tape 3b is glued C-shaped starting from the two cover surfaces 2a, 2b around the side edge surface 2c with a cover portion 3c.
  • the lacquer layer 3a ends meniscus-like on the adhesive tape 3a before the start of the cover section 3c.
  • FIG. 6 shows an alternative to FIG. 3.
  • the lacquer layer 3a is applied only on one side on the upper cover surface 2a and on the adhesive tape 3b up to the beginning of the cover section 3c.
  • FIG. 7 shows a variant of FIG. 5.
  • the electrical conductor 2 has a reduced strip thickness Di in the region in front of its side edge surface 2 c in comparison to FIG.
  • the lacquer layer 3a extends continuously up to the cover section 3c.
  • the embodiment shows only one way of lamination with the tape 3b.
  • Adhesive strips 3b are placed around the edge surface 2c, or the varnish layer 3a could be under the adhesive tape 3b.
  • the invention is not limited to the combination of features defined in claim 1, but may also be defined by any other combination of particular features of all individually disclosed features. This means that in principle virtually every single feature of claim 1 omitted or by at least one elsewhere in the application revealed unique feature! can be replaced. In this respect, the claims are to be understood merely as a first formulation attempt for an invention.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektroisoliertes elektrisches Leitungsband (1), insbesondere für Elektromotoren und Transformatoren, mit einem bandförmigen elektrischen Leiter (2), der eine obere Deckfläche (2a) und eine untere Deckfläche (2b), zwei Seitenkantenflächen (2c) und endseitig jeweils eine Stirnkantenfläche aufweist, und mit einer elektrischen Isolierung (3), die auf mindestens einer Deckfläche des Bandes (2a, 2b) angeordnet ist. Die Isolierung (3) umfasst eine Lackschicht (3a) sowie ein Klebeband (3b), das auf die untere Deckfläche (2b) und/oder die obere Deckfläche (2a) des bandförmigen elektrischen Leiters (2) geklebt ist, und zwar mindestens jeweils in einem Bereich (4), der unmittelbar an eine Seitenkantenfläche (2c) angrenzt.

Description

„Elektroisoliertes elektrisches Leitungsband, insbesondere für Elektromotoren und Transformatoren"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektroisoliertes elektrisches Leitungsband, insbesondere für Elektromotoren und Transformatoren, mit einem bandförmigen elektrischen Leiter, der eine obere Deckfläche und eine untere Deckfläche, zwei Seitenkantenflächen und endseitig jeweils eine Stirnkantenfläche aufweist, und mit einer elektrischen Isolierung, die auf mindestens einer Deckfläche des Bandes angeordnet ist.
Derartige elektrische Leitungsbänder werden beispielsweise als Elektroblech oder Elektroband bezeichnet und zur Herstellung von magnetischen Kreisen für elektrische Maschinen, also von Kernen für Dynamos, Elektromotoren,
Transformatoren, Relais, Schaltschützen, Drosselspulen, Zündspulen, Stromzähler und steuerbare Ablenkmagneten eingesetzt. Üblich sind dabei insbesondere kaltgewalzte Bänder und Bleche aus Eisen-Silizium-Legierungen. Da unter dem Einfluss veränderlicher Magnetfelder in einem Spulenkern aus Vollmaterial
Wirbelströme entstehen, wodurch der Kern heiß werden kann, werden die Kerne ausschließlich als lameliierte und isolierte Bleche in Paketen oder als gewickelte Schnittbandkerne ausgeführt.
Um eine Isolation zwischen zwei übereinander liegenden Leiterband-Lagen zu erreichen, werden heute in Metallbandspulen beispielsweise Kunststofflagen als Isolierung eingewickelt. Dazu werden oft Polyimid-Folien verwendet, die beispielsweise von der Fa. DuPont unter dem Namen Kapton® vertrieben werden.
Um den Aufwand bei der Herstellung einer Metallbandspule zu verringern, bestünde eine Alternative zur Legung von Folien zwischen die Bänder darin, das Band einseitig oder beidseitig mit einem Elektroisolierlack zu lackieren, wie dies bekanntermaßen mit Leitern realisiert wird, die einen runden Querschnitt aufweisen. Hierzu sind Drahtlacke bekannt, bei denen es sich um Isolierlacke auf Kunstharzbasis handelt, die als möglichst dünne, homogene, elektrisch isolierende Filme auf Kupferoder Aluminiumdrähte aufgebracht werden können. Dabei unterscheidet man verschiedene Gruppen von Drahtlacken, wie THEIC-modifizierten Polyesterimide, Polyamiden und Epoxiden, lötbaren Drahtlacke aus Polyurethan und Kleblacken, wie z. B. aus PVB (Polyvinylbutyral) und Polyamid.
Bei der Lackierung eines elektrischen Leiterbandes mit rechteckigem Querschnitt, das geometrisch als quaderförmig beschrieben werden kann und damit eine obere und untere Deckfläche, zwei Seitenkantenflächen und endseitig jeweils eine
Stirnkantenfläche aufweist, bleiben aber insbesondere die beiden
Seitenkantenflächen dann regelmäßig unzureichend oder gar nicht lackiert. Dies liegt daran, dass sich vor der eigentlichen - z. B. durch ein so genanntes
Einbrennen erfolgenden - Polymerisation des Drahtlacks aufgrund der
Oberflächenspannungen ein Meniskus bildet, wodurch sich dann während der Lackaushärtung an der jeweiligen Ober- und Unterkante der Seitenkantenflächen, wo diese jeweils an die Deckflächen grenzen, die Lackschicht auf ein Minimum verjüngt oder gar Defekte bildet. Hier ist die elektrische Isolationswirkung in der Folge dann unzureichend. Es kann zu Stromüberschlägen zwischen den Lagen und/oder zumindest zur Ausbildung von Kriechströmen kommen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektroisoliertes elektrisches Leitungsband der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das mit verringertem Aufwand, insbesondere unter Einsatz eines Lacks für die Isolierung, herstellbar ist, jedoch eine hohe elektrische Isolationswirkung aufweist.
Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Isolierung eine Lackschicht umfasst sowie ein Folienklebeband, das auf die untere Deckfläche und/oder die obere Deckfläche des bandförmigen elektrischen Leiters geklebt ist, und zwar mindestens jeweils in einem Bereich, der unmittelbar an eine
Seitenkantenfläche angrenzt.
Die Bandkante wird insbesondere vor (bzw. alternativ nach) der Lackierung mit einem temperaturstabilen Klebeband (z.B. aus Polyimid) kaschiert. So kann - im Vergleich mit dem Stand der Technik - eine große Fläche der teuren Kunststofflage durch Lack ersetzt werden, ohne dass die Elektroisolationswirkung an der
Bandkante beeinträchtigt wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung enthalten.
Anhand eines durch die beiliegende Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 in schematisierter Darstellung ein erfindungsgemäßes Leitungsband. Die Figuren 2 bis 7 zeigen Varianten des erfindungsgemäßen Leitungsbandes.
Zu der anschließenden Beschreibung wird ausdrücklich betont, dass die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel und dabei auch nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist. Vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal des Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit anderen Teilmerkmalen eine erfinderische Bedeutung haben. In den Figuren 2 bis 7 sind gleiche Teile des Leitungsbandes mit denselben
Bezugsziffern gekennzeichnet. Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Leitungsband 1 umfasst einen bandförmigen elektrischen Leiter 2, der eine obere Deckfläche 2a und eine untere Deckfläche 2b, zwei Seitenkantenflächen 2c und endseitig jeweils eine nicht dargestellte Stirnkantenfläche aufweist. Des Weiteren umfasst das
erfindungsgemäße Leitungsband 1 eine elektrischen Isolierung 3, die auf
mindestens einer Seite des Bandes 1 - in der dargestellten Ausführung auf sowohl auf die untere Deckfläche 2b als auch auf die obere Deckfläche 2a - aufgebracht ist.
Die Isolierung umfasst eine Lackschicht 3a sowie ein Klebeband 3b, insbesondere ein Folienklebeband, welches aus Kunststoff besteht und das auf die untere
Deckfläche 2b und/oder die obere Deckfläche 2a des bandförmigen elektrischen Leiters 2 geklebt ist, und zwar mindestens jeweils in einem Bereich 4, der unmittelbar an eine Seitenkantenfläche 2c angrenzt.
Das Klebeband 3b weist einen Überstand 5 gegenüber der Seitenkantenfläche 2c des bandförmigen elektrischen Leiters 1 auf, wodurch Kriechströme unterbunden werden können. Der Überstand 5 kann bevorzugt eine Länge L im Bereich 0 cm < L < 5 cm aufweisen.
Der bandförmige elektrische Leiter 2 kann insbesondere aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen und bevorzugt eine Dicke D im Bereich von 0,1 mm bis 1 ,5 mm aufweisen.
Der Lack der Lackschicht 3a, welcher durch Eintauchen, wie durch eine
Elektrotauchlackierung, durch Aufpinseln, Aufwalzen, Schleudern, Spritzen, insbesondere in einem Banddurchlaufverfahren, aufgebracht werden kann und dann ausgehärtet wird, bewirkt, dass zumindest die untere Deckfläche 2b und/oder die obere Deckfläche 2a hinreichend elektrisch isoliert sind. Die Lackschicht 3a kann dabei aus einem Lack auf der Basis organischer Polymere, wie aus einem Acryl-, Epoxy-, Polyester-, Polyamid- oder Fluorpolymerlack, oder auf der Basis von Sol-Gel-Zusammensetzungen gebildet sein, insbesondere aus einem Drahtlack, wie einem TH E IC-mod ifizierten Polyesterimid. Sie kann bevorzugt eine Dicke DL im Bereich von 5 μητι bis 50 pm aufweisen. Wie dargestellt, kann im
Bereich des Klebebandes 3b diese Dicke DL auch kleiner sein, insbesondere, damit eine ebene Oberfläche 0 der Isolierung 3 entsteht.
Das Klebeband 3b kann bevorzugt eine Dicke DK im Bereich von 3 pm bis 20 pm aufweisen, wobei diese Dicke DK vorzugsweise mindestens halb so groß sein kann wie die Dicke DL der Lackschicht 3a in dem Bereich, wo sich kein Klebeband 3b befindet.
Der Bereich 4, der unmittelbar an die Seitenkantenfläche 2c des bandförmigen elektrischen Leiters 2 angrenzt, kann eine Breite B im Bereich von 0,2 cm bis 4,5 cm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 cm, aufweisen.
In den Fig. 2 bis 7 sind weitere Ausführungsformen dargestellt.
In Fig. 2 sind die beiden Überstände 5 der beidseitig aufgebrachten Klebebänder 3a, 3b miteinander verklebt.
In Fig. 3 ist das Klebeband 3b nur einseitig mit dem Überstand 5 aufgebracht, und die Lackschicht 3a läuft auf dem Klebeband 3b meniskusartig aus und endet vor dem Überstand 5. Hierbei ist die untere Deckfläche 2b und die jeweils angrenzende Seitenkantenfläche 2c mit der Lackschicht 3a versehen, wobei die Lackschicht 3a am Übergang zur Seitenkantenfläche 2c und auf dieser eine derartige Dicke DL haben kann, die für sich betrachtet nicht für die geforderte elektrische Isolierung ausreichend ist. In Fig. 4 ist eine Alternative zu Fig. 3 dargestellt, bei der die Deckfläche 2b und die Seitenkantenfläche 2c jeweils keine elektrische Isolierung und insbesondere keine Lackschicht 3a aufweist.
In Fig. 5 ist eine Variante dargestellt, bei der das Klebeband 3b C-förmig ausgehend von den beiden Deckflächen 2a, 2b um die Seitenkantenfläche 2c herum mit einem Deckabschnitt 3c geklebt ist. Auch bei dieser Ausführung endet die Lackschicht 3a meniskusartig auf dem Klebeband 3a vor Beginn des Deckabschnitts 3c.
In Fig. 6 ist eine Alternative zu Fig. 3 dargestellt. Hierbei ist die Lackschicht 3a nur einseitig auf der oberen Deckfläche 2a sowie auf dem Klebeband 3b bis zu Beginn des Deckabschnitts 3c aufgebracht.
Fig. 7 zeigt eine Variante zu Fig. 5. Hier weist der elektrische Leiter 2 im Bereich vor seiner Seitenkantenfläche 2c eine reduzierte Banddicke Di im Vergleich zur
Banddicke D im übrigen Bandbereich auf. Hierbei ist insbesondere die
Banddickenreduzierung im Bereich der Deckflächen 2a, 2b gleich groß und ist kleiner/gleich der Dicke DK des Klebebandes 3b. Die Lackschicht 3a verläuft hierbei durchgehend bis zum Deckabschnitt 3c.
Auch kann der Fachmann weitere technische Merkmale ergänzen, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So zeigt das Ausführungsbeispiel nur eine Möglichkeit der Kaschierung mit dem Klebeband 3b. Alternativ kann auch ein
Klebestreifen 3b um die Kantenfläche 2c gelegt werden, oder die Lackschicht 3a könnte sich unter dem Klebeband 3b befinden.
Ferner ist die Erfindung nicht auf im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes EinzeSmerkma! ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.
Bezugszeichenliste
1 Leitungsband
2 Leiter
2a Obere Deckfläche
2b Untere Deckfläche
2c Seitenkantenfläche
3 Isolierung
3a Lackschicht
3b Klebeband
3c Deckabschnitt
4 Bereich
5 Überstand
B Breite von 4
D Banddicke
Di Reduzierte Banddicke
DL Dicke von 3a
DK Dicke von 3b
L Länge von 2
O Oberfläche von 3

Claims

Patentansprüche
1. Elektroisoliertes elektrisches Leitungsband (1 ), insbesondere für
Elektromotoren und Transformatoren, mit einem bandförmigen elektrischen Leiter (2), der eine obere Deckfläche (2a) und eine untere Deckfläche (2b), zwei Seitenkantenflächen (2c) und endseitig jeweils eine Stirnkantenfläche aufweist, und mit einer elektrischen Isolierung (3), die auf mindestens einer Deckfläche des Bandes (2a, 2b) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (3) eine Lackschicht (3a) umfasst sowie ein Klebeband (3b), das auf die untere Deckfläche (2b) und/oder die obere Deckfläche (2a) des bandförmigen elektrischen Leiters (2) geklebt ist, und zwar mindestens jeweils in einem Bereich (4), der unmittelbar an eine Seitenkantenfläche (2c) angrenzt.
2. Leitungsband (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (3b) jeweils C-förmig, ausgehend von den Deckflächen (2a, 2b), um eine Seitenkantenfläche (2c) geklebt ist.
3. Leitungsband (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (3b) einen Überstand (5) gegenüber der Seitenkantenfläche (2c) des bandförmigen elektrischen Leiters (2) aufweist, der bevorzugt eine Länge (L) im Bereich 0 cm < Ü < 5 cm aufweist.
4. Leitungsband (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der bandförmige elektrische Leiter (2) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung besteht und bevorzugt eine Dicke (D) im Bereich von 0,1 mm bis 1 ,5 mm aufweist.
5. Leitungsband (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (3a) über oder unter dem Klebeband (3b) liegt.
6. Leitungsband (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (3a) eine Dicke (DL) im Bereich von 5 μιη bis 50 μιτι aufweist.
7. Leitungsband (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (3b) eine Dicke (DK) im Bereich von 3 m bis 20 μιη aufweist, wobei diese Dicke (DK) vorzugsweise mindestens halb so groß ist wie die Dicke (DL) der Lackschicht (3a) in dem Bereich, wo sich das Klebeband (3b) nicht befindet.
8. Leitungsband (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (3a) aus einem Lack auf der Basis organischer Polymere, wie aus einem Acryl-, Epoxy-, Polyester-, Polyamid- oder Fluorpolymerlack, oder auf der Basis von Sol-GelZusammen- setzungen gebildet ist, insbesondere aus einem Drahtlack, wie einem THEIC- modifizierten Polyesterimid.
9. Leitungsband (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (4) des Klebebandes (3b), der unmittelbar an eine Seitenkantenfläche (2c) des bandförmigen elektrischen Leiters (2) angrenzt, eine Breite (B) im Bereich von 0,2 cm bis 4,5 cm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 cm, aufweist.
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