[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Lagenwicklung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine nach diesem Verfahren hergestellte
Lagenwicklung.
[0002] Ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lagenwicklung ist aus der DE-AS 21
57 452 bekannt. Bei diesem Verfahren werden alle Isolierlagen und auch die Randbereiche
für die seitliche Festlegung des Wicklungsleiters aus einem einzigen, zusammenhängenden
Isolierband gewickelt. Dies hat den Vorteil, daß die Wickelvorrichtung zur Herstellung
der Isolierbandlagen und der Isolierbandrandbereiche nicht angehalten werden muß;
aber den Nachteil, daß die Isolierbandrandbereiche Freiräume aufweisen, die die mechanische
Festigkeit der Isolierbandrandbereiche deutlich herabsetzen.
[0003] Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, dieses vorbekannte
Verfahren und die damit herzustellende Lagenwicklung so zu verbessern, daß die Isolierung
auch in den Isolierbandrandbereichen möglichst wenig oder keine Freiräume mehr aufweist.
[0004] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruche 1 bzw. des Anspruches 12
angegebenen Merkmale gelöst.
[0005] Mit der vorliegenden Erfindung werden die bisher aus mechanischen und auch aus elektrischen
Gründen störenden Freiräume in den Randbereichen der Wicklungslagen praktisch vollkommen
beseitigt. Damit erhält man mechanisch sehr stabile Randbereiche und damit auch eine
hohe mechanische Festigkeit der gesamten Lagenwicklung. Da die Randbereiche keine
Freiräume mehr aufweisen, ist auch die elektrische Festigkeit besser als bei Lagenwicklungen,
wie sie nach dem vorbekannten Verfahren hergestellt werden können. Weiterhin können
im Gegensatz zumvorbekannten Verfahren auch Randstreifen verschiedener Breite verwendet
und damit verschieden breite Randbereiche der Wicklungen hergestellt werden. Durch
Verwendung von beispielsweise eines härteren Isoliermaterials für den Randstreifen
kann noch eine zusätzliche Verfestigung der Lagenwicklung erzielt werden.
[0006] Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben
und werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles
näher beschrieben. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Ausschnitt des Endes einer Seite einer Wicklungslage im Schnitt beim
Anwickeln
Figur 2 die andere Seite der Lagenwicklung beim Wickeln der vierten Lage im Schnitt
und
Figur 3 die Abwicklung einer Isolationslage im linken Randbereich der Lagenwicklung.
[0007] Mit 1 ist ein Spulenkörper, beispielsweise aus Kunststoff, Pertinax, Preßspan oder
dgl. bezeichnet. In Figur 1 ist ein Isolierband 2, beispielsweise aus Papier oder
aus einer Kunststoffolie, etwa im mittleren Drittel eines Randbereiches 3 des rechten
ersten Randes 4 angelegt und mit einer bestimmten Anfangssteigung angewickelt. Beispielsweise
ist die Steigung hier so bemessen, daß sich bei einer Uberlappungsbreite von einem
Drittel eine 3-fach Lage als erste Isolierlage 5 ergibt. Im Randbereich 3 ist nach
dem Anwickeln des Isolierbandes 2 ein isolierender Randstreifen 6 eingelegt oder angelegt
und/oder angeklebt und zu einem Rand 4 gewickelt, dessen Höhe H 1 wenigstens annähernd
gleich der Höhe der Isolierlage 5 und der Höhe der Wicklungslage 7 einer aus einem
Wicklungsdraht 8 aufzuwickelnden Lagenwicklung 9 ist. Gleichzeitig wird das Isolierband
2 im gleichen Wickelsinn wie der Wicklungsdraht 8 weitergewickelt.
[0008] Die Breite des Randstreifens 6 ist kleiner als die Breite des Isolierbandes 2. Der
Querschnitt des Wicklungsdrahtes 8 kann rund, quadratisch oder rechteckig sein. Es
können also auch Folienleiter verwendet werden. Der Wicklungsdraht 8 selbst ist in
an sich bekannter Weise isoliert, beispielsweise mit Lack umgeben und/oder mit einer
Umspinnung oder dgl. versehen.
[0009] Nach der Bildung des ersten Randes 4 in der angegebenen Höhe H 1 wird der Wicklungsdraht
8 an der Innenseite 10 des ersten Randes 4 angelegt. Anschließend werden das Isolierband
2 und der Wicklungsdraht 4 in Richtung des Pfeiles 11 unter Voreilung des Isolierbandes
2 gewickelt.
[0010] Bei Erreichen des linken Spulenkörperrandes bzw. Randbereiches 3' (siehe Figur 2)
durch das Isolierband 2 wird dieses mit gleicher oder gegebenenfalls auch mit veränderter,
vorzugsweise verringerter Steigung, weitergewickelt und der über die linke Stirnfläche
12 des Spulenkörpers 1 hinausragende Bandteil 13 wird durch eine lediglich schematisch
angedeutete Schneidvorrichtung 14 kontinuierlich abgeschnitten (siehe gestrichelten
Bandteil 13 in Figur 3), bis die Breite des Issolierbandes 2 in diesem Randbereich
3' noch etwa ein Drittel bis ein Viertel der ursprünglichen Bandbreite beträgt. Bei
Erreichen dieser Bandbreite oder auch kurz vorher oder kurz nachher, insbesondere
bei einer Breite des Bandteils 13 von 15 % bis 30 % der ursprünglichen Bandbreite,
wird ein Randstreifen 6' eingelegt oder angelegt und/oder angeklebt und anschließend
wird der Rand 4
1 gewickelt. Das Restband 15 (siehe Figur 3) des Isolierbandes 2 wird mit der konstanten
Breite von etwa 33 % bis 25 % der ursprünglichen Bandbreite, insbesondere zusammen
mit dem Randstreifen 6' weitergewickelt. Dabei wird der beim üblichen Wickeln mit
einer Steigung beim Hin- und Zurückwickeln am Rand sich ausbildende, von Freiräumen
durchsetzte Randkeil vermieden und es werden alle ansonsten entstehenden Freiräume
16 ausgefüllt. Beispielsweise ist in Figur 2 das letzte linke Banddrittel nicht mehr
in der ersten Isolierlage 5 gewickelt, so daß diese Isolierlage 5 dort nur noch 2-lagig
ist. Die Ausfüllung des dort dadurch an sich entstehenden Freiraumes 16 wird damit
erzielt, daß die nächste Lage des Randstreifens 6
1 mit dem Restband
'15 konstanter Breite gewickelt wird. Damit wird der aarunter befindliche Freiraum
16 aufgefüllt. Die Länge bzw. Anzahl der Windungen mit dem Restband 15, das dann ohne
Steigung weitergewickelt wird, wird so bemessen, daß die Oberfläche des zweiten Randes
4' wieder wenigstens nahezu parallel zur Wickelachse verläuft. Dann wird das Restband
15 abgeschnitten und mit dem End
p 17 an seiner letzten Lage oder gegebenenfalls auf dem Randstreifen 6' aufgeklebt
oder angeheftet. Beispielsweise kann das Ankleben der Isolierbänder 2 oder der Randstreifen
6, 6' jeweils mit einem einseitig klebenden, insbesondere selbstklebenden isolierenden
Klebeband erfolgen.
[0011] Der Rand 4' wird mit dem Randstreifen 6' bis zur Höhe H 2 von zwei Wicklungslagen
hochgewickelt, was hier etwa der Höhe der ersten Isolierlage 5 und zweimal dem Durchmesser
des Wicklungsdrahtes 8 entspricht. Anschließend wird der Randstreifen 6' abgeschnitten
und sein Ende 18 (siehe Figur 3) festgeklebt.
[0012] In die Ränder 4 bzw. 4' können auch noch weitere Randstreifen aus einem Material
mit anderer Härte, Dichte, elektrischer oder mechanischer Festigkeit, gutem Saugvermögen
bei später zu tränkenden Lagenwicklungen oder dgl. eingewickelt sein. Der Randstreifen
6, 6' kann eventuell auch dicker sein als die Dicke des Isolierbandes 2.
[0013] Nach Fertigstellung des zweiten Randes 4' wird die erste Wicklungslage 7 mit dem
Wicklungsdraht 8 noch vollgewickelt bis der Wicklungsdraht 8 am Rand 4' innen anliegt.
Hierauf wird unmittelbar das Isolierband 2 etwa im mittleren Drittel des Randes 4'
mit vorgegebener Steigung angelegt und sowohl das Isolierband 2 als auch der Wicklungsdraht
8 werden jetzt mit umgekehrter Steigung und umgekehrter Vorschubrichtung in Richtung
des Pfeiles 19 weitergewickelt. Dabei überholt das Isolierband 2 den Wicklungsdraht
8 infolge dessen größerer Steigung. An der rechten Seite kommt dann das Isolierband
2 wiederum zuerst an und es erfolgt der Randaufbau am Rand 4 mit doppelter Windungshöhe
H 2, wie anhand des Randes 4' beschrieben. Dabei ergibt sich ein ähnlicher Randaufbau
wie in Figur 2 links zwischen der zweiten und dritten Wicklungslage. Entsprechend
wird in Pfeilrichtung 20, 21 usw. weitergewickelt, bis die errechnete Spulengröße
der Lagenwicklung erreicht ist.
[0014] Soll eine Lagenwicklung mit Anzapfungen oder Ausleitungen gefertigt werden, dann
wird an einer Anzapfung 22, beispielsweise durch Anschließen des Wicklungsdrahtes
8 oder Anlegen und Verbinden eines Anschlusses oder dgl., die Isolierlage 5, 5', 5"
usw. dadurch möglichst gleichmäßig gemacht, daß entsprechend der zulässigen Lagenspannung
die Steigung des Isolierbandes 2 im Bereich der Anzapfung 22, insbesondere beidseitig
derselben, vergrößert wird.Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Isolation dort
zu verbessern. In diesem Fall wird die Steigung des Isolierbandes 2 in diesem Bereich
verringert. Vorteilhaft wird mit steigender Lagenspannung die Steigung des Isolierbandes
2 in an sich bekannter Weise stufenweise oder kontinuierlich verringert. Insbesondere
kann auch die Steigung des Isolierbandes 2 in mittleren Wicklungslagen kleiner gemacht
werden als bei weiter außen liegenden Wicklungslagen, da dort infolge größerer Erwärmung
oder dgl. höhere elektrische Belastungen auftreten können.
[0015] Es kann aus elektrischen oder mechanischen Gründen vorteilhaft sein, die Schnittkante
23 des Restbandes 15 oder des gesamten schrägen Endabschnittes weiter innenliegend
vorzusehen als der Außenkante 24 des Randstreifens 6 bzw. 6' entspricht. In diesem
Falle stehen also die freien Enden 24 der Randstreifen 6, 6' über die Schnittkanten
23 des Restbandes 15 um 1 mm oder auch etwas mehr über, wie die Draufsicht auf die
abgewickelte Isolationslage in Figur 3 zeigt.
[0016] Zur Verdeutlichung des Verfahrensablaufes ist in Figur 3 die Drehrichtung des Spulenkörpers
1 durch einen Pfeil P dargestellt.
[0017] Um die Freiräume in den Randbereichen der Wicklungslagen besonders wirksam mit Isoliermaterial
zu belegen, ist es günstig, wenn das Isolierband 2 nach dem Erreichen des maximalen
Randüberstandes in entgegengesetzter Richtung zurückgeführt wird und wenn dann das
Isolierband 2 bzw, das verbleibende Restband 15 solange ohne Vorschub weitergewickelt
wird, bis der Rand 4' bis zur doppelten Höhe H 2 einer Wicklungslage gebildet ist.
[0018] Ein besonders guter mechanischer Verbund zwischen den Isolierbändern2 und den Randstreifen
6, 6' ergibt sich dann, wenn im Zeitpunkt des oder nach dem Beginn des Isolierbandzuschnittes
ein Randstreifen 6' an- oder eingelegt und auf dem Isolierband 2 befestigt wird. Günstig
ist es auch, wenn der Randstreifen 6' wenigsten teilweise zusammen mit dem Isolierband
2 bzw. mit dem Restband 15 bis zur doppelten Höhe H 2 einer Wicklungslage gewickelt
wird.
1. Verfahren zur Herstellung einer Lagenwicklung, insbesondere Hochspannungslagenwicklung,
für Transformatoren, Meßwandler, Drosselspulen oder dgl. mit einer Vielzahl miteinander
abwechselnder Lagen aus Isolierbändern (Isolierlagen) und aus einem oder mehreren
Leitern (Wicklungslagen), wobei die jeweilige Isolierlage gleichzeitig mit der auf
dieser aufgewickelten Wicklungslage in gleicher Richtung gewickelt wird und das Isolierband
eine größere Breite aufweist als die Breite oder der Durchmesser eines Leiters und
wobei ferner das Isolierband zumindest in einem größeren Abschnitt einer Isolierlage
mit einer größeren Steigung als der Leiter gewickelt und an den Enden der Wicklungslagen
jeweils ein Rand aus Isoliermaterial in doppelter Höhe einer Wicklungslage aufgebracht
wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der äußeren Stirnfläche (12) eines
Lagenwicklungsrandes (4') das Isolierband (2) weitergewickelt und der über die Stirnfläche
(12) überstehende Bandteil (13) des Isolierbandes (2) kontinuierlich abgeschnitten
wird und daß dann das Isolierband (2) bzw. das verbleibendes Restband (15) solange
ohne Vorschub weitergewickelt wird, bis die ansonsten am Lagenwicklungsrand (4') entstehenden
Freiräume ausgefüllt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Isolierband (2)
bzw. dem Restband (15) gleichzeitig der Rand (4') bis zur doppelten Höhe (H 2) einer
Wicklungslage gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierband (2)
nach dem Erreichen des maximalen Randüberstandes in entgegengesetzter Richtung zurückgeführt
wird und daß dann das Isolierband (2) bzw. das verbleibende Restband (15) solange
ohne Vorschub weitergewickelt wird, bis der Rand (4') bis zur doppelten Höhe (H 2)
einer Wicklungslage gebildet ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der überstehende
Bandteil (13) des Isolierbandes (2) solange zugeschnitten wird, bis das verbleibende
Restband (15) noch ein Drittel bis ein Viertel der ursprünglichen Bandbreite beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Beginns dadurch gekennzeichnet, daß
im Zeitpunkt desvoder nach dem Beginn des Isolierbandzuschnittes ein Randstreifen
(6') an- oder eingelegt und auf dem Isolierband (2) befestigt wird und daß der Randstreifen
(6') wenigstens teilweise zusammen mit dem Isolierband (2) bzw. dem Restband (15)
bis zur doppelten Höhe (H 2) einer Wicklungslage gewickelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach der
Fertigstellung des Randes (4') die erste Wicklungslage (7) mit dem Wicklungsdraht
(8) vollgewickelt wird und daß anschließend das Isolierband (2) an dem fertigen Rand
(4') angelegt und unter umgekehrter Steigung sowohl des Isolierbandes (2) als auch
des Wicklungsdrahtes (8) beide in entgegengesetzter Richtung zumindest über einen
Teil der Wicklungslage gemeinsam weitergewickelt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit steigender
Lagenspannung die Steigung des Isolierbandes (2) stufenweise oder kontinuierlich verkleinert
wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich
von Anzapfungen (22) oder Ausleitungen des Leiters (8) die Steigung des Isolierbandes
(2) beidseitig dieser Lagenbereiche längs eines bestimmten Wicklungsabschnittes vergrößert
wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Isolierbänder
(2) aus einer Kunststoff-Isolierfolie, aus Papier oder aus Preßspan verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Randstreifen
(6') erst nach Verkleinerung der Breite des Isolierbandes (2) durch Beschneiden des
überstehenden Bandteiles (13) auf 15 % bis 30 % der ursprünglichen Bandbreite ein-oder
angelegt und gegebenenfalls zusätzlich befestigt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß weitere
Randstreifen (6') gleicher Breite, aber unterschiedlicher Härte und/ oder Dichte und/oder
elektrischer Isoliereigenschaft und/oder mechanischer Festigkeit in den Rand (4')
mit eingewickelt werden.
12. Lagenwicklung mit gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 hergestellten
Wicklungslagen, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Wickeln der Isolierlagen (5,
5', 5", 5r") mit vorgegebener Steigung an den Rändern (4, 4') zu den freien Enden
der Wicklungslagen auftretenden Freiräume (16) durch koaxiale Windungen des vom Isolierband
(2) verbleibenden Restbandes (15) in den äußeren Randzonen der Ränder (4, 4') ausgeglichen
sind.
13. Lagenwicklung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (4, 4')
zumindest teilweise aus gesonderten und für sich gewickelten Randstreifen (6, 6')
bestehen.
14. Lagenwicklung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Restband
(15) eine konstante Breite aufweist und ohne Steigung in einer oder mehreren Windungen
in die Ränder (4, 4') eingewickelt ist.